Ren luyen mot so ki nang phan tich, tong hop cho HS (vat li 10)

Muốn nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý phải có nhiều yếu tố song hành trong đó việc áp dụng các phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lý đóng vai trò hết sức quan trọng.. Trong

Trang 1

MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Đổi mới phương pháp dạy học là khắc phục phương pháp truyền thụ một

chiều, rèn luyện thói quen, nếp sống tư duy sáng tạo của người học Để thực hiện được nhiệm vụ này cần phải bồi dưỡng được cho học sinh phương pháp học tập

để phát triển tư duy nhận thức và kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế Muốn nâng cao chất lượng học tập bộ môn vật lý phải có nhiều yếu tố song hành trong

đó việc áp dụng các phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lý đóng vai trò hết sức quan trọng Trong quá trình giải bài tập vật lý lớp 10 nói chung và bài tập chương “Chất khí” nói riêng, học sinh còn nhiều lúng túng, nhiều em chưa có phương pháp giải phù hợp, linh hoạt, chưa biết vận dụng phương pháp phân tích - tổng hợp để giải bài tập một cách có hiệu quả

Bài tập vật lí là một trong những công cụ không thể thiếu được trong quá

trình dạy học Với tính chất là một phương tiện dạy học, bài tập vật lí giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành dạy học vật lí:

- Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn

- Thông qua các bài tập vật lí, với sự vận dụng linh hoạt kiến thức đã học

để tự lực giải quyết tốt những tình huống có vấn đề thì các kiến thức đó trở nên sâu sắc, hoàn thiện hơn

- Bài tập vật lí là phương tiện tốt để phát triển óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy luận, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn

- Bài tập vật lí là một hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức trong một chương hay một phần

- Đứng về mặt điều khiển hoạt động nhận thức thì bài tập vật lí còn là phương tiện kiểm tra kiến thức và kĩ năng của học sinh

Việc vận dụng phương pháp phân tích - tổng hợp để giải bài tập vật lý ở chương này sẽ mở cho các em một hướng giải bài tập linh hoạt hơn: trên cơ sở những dữ kiện đề ra, phân tích những đại lượng và tìm mối liên hệ giữa những đại lượng đó dựa trên các định luật vật lýđã học, tổng hợp lại và tìm ra hướng giải phù hợp và đúng nhất của bài toán, nhờ đó rèn luyện khả năng phân tích – tổng hợp, tư duy sáng tạo cho học sinh

II MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

- Thấy được tầm quan trọng của các bài tập vật lí trong việc dạy học vật lý

- Trình bày một số bài tập chương “Chất khí” vật lí 10 THPT

- Nêu rõ vai trò và ý nghĩa của bài tập vật lí trong quá trình ôn tập củng cố khắc sâu kiến thức

Trang 2

III Ý TƯỞNG CỦA ĐỀ TÀI

Có thể chọn và sắp xếp một hệ thống bài tập trong chương “Chất khí” vật lí

10 THPT và thông qua việc giải chúng để nâng cao năng lực phân tích - tổng hợp cho học sinh lớp 10 THPT

IV NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

- Học sinh nhận biết được các bước tư duy phân tích - tổng hợp

- Vận dụng các bước của tư duy phân tích - tổng hợp vào việc giải bài tập nói chung

- Thông qua hệ thống bài tập trong chương “Chất khí” vật lí 10 THPT làm cho học sinh hiểu và rèn luyện cho đúng các thao tác tư duy phân tích - tổng hợp trong từng bước giải

Trang 3

NỘI DUNG CHƯƠNG I:

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÝ ĐỂ RÈN LUYỆN KỸ NĂNG PHÂN TÍCH- TỔNG HỢP CHO HỌC SINH.

I 1 Vai trò và ý nghĩa của bài tập vật lý trong quá trình dạy học

- Bài tập vật lý với tư cách là một phương tiện dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học

- Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lý, những hiện tượng vật lý, biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn

- Bài tập vật lý đóng vai trò to lớn trong việc phát triển tư duy phân tích – tổng hợp, phát triển tính độc lập suy nghĩ, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn

- Các hình thức khác nhau của bài tập vật lý tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt các định luật, định lí và thuyết vật lý để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì những kiến thức đó mới trở thành sâu sắc hoàn thiện và trở thành tri thức riêng của mình

I 2 Các bước giải bài tập vật lý

Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú nhưng chúng ta có thể nêu ra khái quát chung về phương pháp giải gồm các bước sau:

-Bước 1: Tìm hiểu đề bài: Nghiên cứu kỹ đề bài, lập được bảng tóm tắt

bằng ký hiệu toán học

-Bước 2: Xác lập mối liên hệ: Phân tích dữ liệu và tìm thêm dữ liệu trong

kho tri thức liên quan, xây dựng các bài toán trung gian theo hệ thống dẫn đến việc đáp ứng yêu cầu chung của bài toán Cụ thể dùng phương pháp phân tích từ những đại lượng phải tìm đi ngược lại xem xét những kiến thức nào liên quan đến

nó, trong những kiến thức này tìm con đường nào gần nhất đến dữ kiện đã cho

-Bước 3: Giải tìm ra kết quả: Có thể theo lối cuốn chiếu đi từ từng bài toán

trung gian trong hệ thống đã thiết lập Có thể theo lối tổng hợp nêu công thức tổng quát thoả mãn yêu cầu, sau đó tìm từng đại lượng trong công thức đó bằng cách giải bài toán phụ, cuối cùng thay giá trị vào các công thức tổng quát

-Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả: Kiểm tra tính toán đã chính xác chưa,

giải quyết hết yêu cầu bài toán đặt ra chưa, kết quả thu được có phù hợp thực tế không và kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng vật lý đã tìm

* Đối với bài tập vật lý trắc nghiệm khách quan các bước thực hiện vẫn

như trên, riêng bước thực hiện lời giải thì được làm ở giấy nháp, còn kết quả lời giải là việc chọn ra câu đúng và đánh dấu vào dó.

I 3 Phương pháp phân tích tổng hợp

Trên đây nói lên các bước chung để giải một bài tập vật lý, nhưng để thực hiện các bước tốt nhất thì chúng ta cần nắm vững phương pháp phân tích - tổng hợp

Trang 4

Phân tích-tổng hợp là hai mặt của một quá trình tư duy thống nhất Phân tích là cơ sở của tổng hợp, được tiến hành theo hướng dẫn tới tổng hợp Sự tổng hợp diễn ra trên cơ sở phân tích, phân tích và tổng hợp nhiều khi xen kẽ nhau Phân tích càng sâu thì tổng hợp càng đầy đủ, tri thức về sự vật hiện tượng càng phong phú

I.3.1 Các bước của phương pháp phân tích- tổng hợp

Bước1: Khảo sát đối tượng cần nhận thức một cách toàn bộ Nếu đối

tượng cần nhận thức là vật thể thì ta không chỉ khảo sát đối tượng ở hình thức bề ngoài của nó mà còn phải xem xét mục đích sử dụng và chức năng của đối tượng

dù rằng đối với một số vật thể học sinh đã biết nhiều về mục đích sử dụng của chúng

Bước2: Phân chia đối tượng cần nhận thức thành các yếu tố, các bộ phận,

các tính chất, các mối liên hệ

Bước3: Tách các yếu tố cơ bản bản chất ra khỏi các yếu tố không cơ bản

không bản chất

Bước4: Tập hợp các yếu tố cơ bản thành một đối tượng trừu tượng Mối

liên hệ chức năng giữa các yếu tố cơ bản được làm rõ Nếu đối tượng nhận thức là vật thể thì vẽ sơ đồ diễn tả hiệu quả phối hợp của các yếu tố này

Bước5: Khái quát hoá và tìm mối liên hệ có tính quy luật, rút ra quy luật

hoạt động cho tất cả các đối tượng tương tự

Bước 6: Kiểm tra lại sự khái quát hoá trên các đối tượng cùng loại nhưng

không thuộc đối tượng nghiên cứu

I.3.2 Cách hướng dẫn học sinh giải bài tập của phương pháp phân tích- tổng hợp

Muốn hướng dẫn học sinh giải một bài tập nào đó, giáo viên cần phân tích được phương pháp giải bài tập đó bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy giải bài tập vật lý Đồng thời với mục đích rèn luyện tư duy “phân tích-tổng hợp” cho học sinh, khi hướng dẫn giải giáo viên phải chỉ ra cho học sinh thấy được các bước của thao tác tư duy này để từ đó học sinh vận dụng vào giải các bài tập tương tự

Hướng dẫn theo mẫu (angorit): là kiểu hướng dẫn trong đó chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó

để đạt được kết quả mong muốn Những hành động này được gọi là hành động sơ cấp, được học sinh hiểu một các đơn giản và nắm vững nó

Hướng dẫn tìm tòi (oristic) : là kiểu hướng dẫn mang tính gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề, giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả

Hướng dẫn khái quát chương trình hoá: là kiểu hướng dẫn học sinh tự đi tìm cách giải quyết, giáo viên định hướng tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi học sinh tự lực tìm tòi giải quyết Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một

Trang 5

bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết, cho vừa sức học sinh Nếu học sinh vẫn chưa tìm tòi, giải quyết được thì hướng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được yêu cầu của bước 1, từ đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự tìm tòi, giải quyết bước tiếp theo Nếu cần giáo viên sẽ giúp đỡ thêm, cứ như vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề

CHƯƠNG II:

BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ 10 THPT

Trang 6

II.1 BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ - MA-RI-ỐT

II.1.1 KIẾN THỨC CƠ BẢN

II.1.1.1 Quá trình đẳng nhiệt

Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt

II.1.1.2 Định luật Bôi-lơ- Mariốt

Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích

p~ 1

V hay pV =hằng số

II.1.1.3 Đường đẳng nhiệt

Đường biểu diễn sự biến thiên

của áp suất theo thể tích khi nhiệt

độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt

Trong hệ toạ độ(p,V) đường này là

đường hypebol

II.1.2 BÀI TẬP MẪU

II.1.2.1 Bài 1

Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến 4 lít thì áp suất tăng lên bao nhiêu lần?

Bước1 Tóm tắt đề:

Đại lượng đã biết: V1= 10 lít ; V2 = 4 lít

Đại lượng cần tìm: Tỉ số 2

1

P

Bước2 Phân tích bài tập và kế hoạch giải:

Xác định rõ lượng khí không đổi nén đẳng nhiệt, nên xác định sự tăng áp suất ta áp dụng định luật Bôilơ- Mariốt

Bước3 Thực hiện kế hoạch giải:

Áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt:

p1V1=p2V2

Suy ra:

2 1

1 2

10 2,5 4

Bước4 Củng cố:

Chú ý: khi tính tỉ số độ lớn của cùng một đại lượng thì có thể dùng một đơn vị tuỳ ý chung cho cả mẫu số và tử số

II.1.2.2 Bài 2

Một bọt khí ở đáy hồ sâu 6 m nổi lên đến mặt nước Hỏi thể tích của bọt khí tăng lên bao nhiêu lần?

Giải:

V

T2>T1

T1

T2 p

O

Trang 7

Đại lượng đã cho: áp suất p1 ở độ sâu 6 m trong nước; áp suất khí quyển p2

Đại lượng cần tìm: Tỉ số 2

1

V V Bước2 Phân tích bài tập và kế hoạch giải:

Cần tính các đại lượng đã cho thành số, sau đó áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt

Ta có:

p2=1atm=1,013.105 Pa

p1=p2 + ∆p Trong đó ∆p là độ chênh áp suất ứng với độ chênh ∆h của độ sâu là 6 m trong nước (nước có khối lượng riêng là ρ=1000kg/m3)

∆p= ρg∆h=1000.9,81.6=58860 Pa

Theo định luật Bôilơ-Mariốt:

p1V1=p2V2

Suy ra:

5

2 1

5

1 2

1,6016.10

1,58 1,013.10

Vậy thể tích bọt khí tăng lên 1,6 lần

Chú ý: áp suất khí quyển khi không cho biết cụ thể thì phải coi là bằng 1 atm

II.2 BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ

II.2.1.1 Quá trình đẳng tích

Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích

II.2.1.2 Định luật Saclơ

Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

P

T =hằng số hay 1 2

1 2

II.2.1.3 Đường đẳng tích

Đường biểu diễn sự biến thiên

của áp theo nhiệt độ khi thể

tích không đổi gọi là đường

đẳng tích

II.2.2.1 Bài 1

Một bình kín chứa khí ở áp suất 100 kPa và nhiệt độ 17oC Làm nóng bình đến 57oC

a) Tính áp suất của khí trong bình ở 57oC

T(K)

V2>V1

V1

V2 p

O

Trang 8

b) Vẽ đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ.

c) Vẽ đường biểu diễn quá trình trên đồ thị p-V, biết thể tích khí là V0 Giải:

Đại lượng đã biết: t1=17oC; p1=100 kPa

Đại lượng cần tìm: áp suất p2 ở nhịêt độ t2: đường biểu diễn áp suất theo nhiệt độ

Cần đổi nhiệt độ:

T1=t1+273=290K

T2=t2+273=330K

a) áp dụng định luật Sác-lơ:

Suy ra:

1

330

T

b) Đường biểu diễn là đoạn thẳng

nối hai điểm 1 và 2 trên đồ thị p-T

Chú ý đoạn thẳng kéo dài của đường biểu diễn áp suất theo nhiệt độ đi qua

gốc toạ độ O ứng với nhiệt độ T=OK và p=O

II.2.2.2 Bài 2

Một bình khí được đóng kín bằng một nút có tiết diện 3,2 cm2 áp suất của khí trong bằng áp suất khí quyển bên ngoài, nhiệt độ của khí là 70C Lực ma sát giữ nút có giá trị cực đại là 8 N Hỏi phải đun nóng khí đến nhiệt độ nào để nút bật ra

Đại lượng đã biết: p1=p0=1,013.105Pa ; t1=70C ; Fms=8N; S=3,2cm2

Đại lượng cần tìm: t2 để nút bật ra

Để nút bật ra thì áp suất của khí trong bình cần có giá trị lớn hơn áp suất khí quyển cộng với áp suất do lực ma sát tác dụng lên nút bình Có nghĩa là chúng

ta phải đun nóng khí lên nhiệt độ t2 để khí trong bình có áp suất:

2 0 ms

Lượng khí ở hai trạng thái:

p1=p0=1,013.105Pa ; T1=273+ t1=280K

p2=p0+ pms=013.105 + 4

8

3, 2.10− =1,263.105 Pa ; T2 =273+t

áp dụng định luật Sáclơ ta tìm được nhiệt độ cần xác định

T(K)

2 p(kPa

O

1

114 100

2 1

P P

T =T

Trang 9

Cần tăng nhiệt độ của khí trong bình vượt quá giá trị T2 được xác định như sau:

áp dụng định luật Sáclơ:

2 1

Suy ra:

5 2

1

1, 263.10

280 347, 2 1,013.10

P

Vậy phải đun nóng khí đến nhiệt độ 347,2K tức là 74,20C

Phải làm rõ được bản chất của vấn đề là muốn cho nút bật ra thì áp suất của khí trong bình phải lớn hơn áp suất khí quyển cộng với áp suất do lực ma sát tác dụng lên nút

II.2.2.3 Bài 3

Van an toàn của một nồi áp suất sẽ mở khi áp suất trong nồi là 9 atm Ở

200C, hơi trong nồi áp suất 1,5 atm Hỏi ở nhiệt độ nào thì van an toàn sẽ mở?

Đại lượng đã biết: t1=200C, p1=1,5 atm, p2=9 atm Đại lượng cần tìm: t2=?

Lượng khí trong nồi áp suất khi van chưa mở có thể tích không đổi nên đây

là quá trình đẳng tích

Trạng thái đầu có: T1=273+t1=293K, p1=1,5 atm Trạng thái cuối có: T2=273+t2, p1=9 atm

Áp dụng định luật Sáclơ để tìm t2

Áp dụng định luật Sáclơ:

2 1

Suy ra:

2

1

9

293 1758 1,5

P

Vậy nhiệt độ của khí là 1758K hay 14850C

Nồi áp suất có tác dụng làm tăng nhiệt sôi của chất lỏng

II.3 BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC

II.3.1.1 Quá trình đẳng áp

Trang 10

Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp.

II.3.1.2 Định luật Gay Luy-xác

Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

V

T =hằng số hay 1 2

1 2

II.3.1.3 Đường đẳng áp

Đường biểu diễn sự biến thiên của

thể tích theo nhiệt độ khi áp suất

không đổi gọi là đường đẳng áp

Một lượng khí đựng trong một xi lanh được đậy kín bởi một pittông Pittông chuyển động tự do được Lúc đầu lượng khí có nhiệt độ là 200C thì đo được thể tích khí là 12 lít Đưa xi lanh đến nơi có nhiệt độ là 700C, khí nở ra đẩy pittông đi lên Thể tích của lượng khí trong xi lanh lúc đó là bao nhiêu?

Đại lượng đã biết: t1=200C ; V1=12lit; t2=700C Đại lượng cần tìm: V2

Vì lượng khí được đậy kín bởi xilanh tự do dịch chuyển nên khi nhiệt độ tăng lên thì pittông đi lên và ở vị trí cân bằng mới nên áp suất khí trong bình vẫn không đổi Ta áp dụng định luật Gay Luy-xác để tìm V2

áp dụng định luật Gay Luy-xác:

1 2

Suy ra: 2

1

T

+

Vậy thể tích của khí trong xi lanh lúc đó là 14 lít

Trong bài toán này chúng ta nhận biết được ban đầu khí trong xinh lanh có một áp suất xác định bằng áp suất khí quyển cộng với áp suất do pittông có trọng lượng gây ra Khi tăng nhiệt độ thì khí giãn nở đẩy pitông đi lên, vì pittông tự do chuyển động nên nó phải đi đến vị trí sao cho áp suất trong bình vẫn bằng áp suất khí quyển cộng với áp suất do pittông có trọng lượng gây ra

II.4 BÀI TẬP PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG II.4.1 KIẾN THỨC CƠ BẢN

II.4.1.1 Các thông số trạng thái

T(K)

P2>P1

P1

P2 V

O

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	160 KB