SKKN nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh khá giỏi phần “bài tập thực nghiệm

Vì thế trong nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 kh a XI “Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo” đã khẳng định “nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng phát triển năng

Giải pháp 1: Xây dựng hệ thống bài tập theo từng phần và

phân loại bài tập theo từng dạng giúp học sinh dễ nhớ, dễ

hiểu và dễ vận dụng

7

2.2.2 Giải pháp 2: Cho học sinh tìm tòi và kết hợp với giáo viên

đưa ra các bước chung nhất để giải bài toán: 30 2.2.3 Giải pháp 3: hát huy vai trò thảo luận nh m trong quá trình

dạy học theo định hướng phát triển năng lực 30

2.2.4

Giải pháp 4: Tăng cường kiểm tra, chấm, chữa về dạng bài

tập thực nghiệm, lồng ghép bài tập thực nghiệm trong các

2.3 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm 36

1- ĐẶT VẤN ĐỀ

Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm, cơ sở của nhiều ngành

kỹ thuật quan trọng, sự phát triển của khoa học vật lý gắn b chặt chẽ và c tác động qua lại, trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức vật lý c giá trị lớn trong đời sống và trong sản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp h a, hiện đại h a đất nước.“Hiền tài là nguyên khí quốc gia” Nước ta rất cần những nhân tài trong ngành vật lý, rất cần những kỹ

sư c kỹ năng thực hành giỏi Muốn vậy việc tìm kiếm, phát hiện và bồi dưỡng nâng cao kiến thức vật lý cho học sinh từ khi còn ngồi trong ghế nhà trường là

vô cùng cần thiết và đặc biệt là cho học sinh tiếp cận những bài tập thực nghiệm

và thí nghiệm thực hành, giúp các em sáng tạo và c kỹ năng thực hành giỏi, gắn

lý thuyết với thực tiễn

1.1.1 Cơ sở lí luận

Người lao động xưa đã từng quan niệm “Trăm hay không bằng tay quen”, rằng lý thuyết hay không bằng thực hành giỏi Điều đ cho thấy người xưa đã đề cao vai trò của thực hành Ngày nay xã hội phát triển, quan niệm lý thuyết và thực hành được hiểu khác hơn Học và hành lúc nào cũng đi đôi, không thể tách rời nhau Điều đ cũng đã được chủ tịch Hồ Chí Minh khẳng định: “Học với hành phải đi đôi, học mà không hành thì vô ích, hành mà không học thì hành không trôi chảy.”

Học là tiếp thu kiến thức đã được tích lũy trong sách vở, là nắm vững lí luận đã được đúc kết trong các bộ môn khoa học, đồng thời tiếp nhận những kinh nghiệm của người đi trước Còn hành nghĩa là ứng dụng kiến thức, lý thuyết để vận dụng vào thực hành hoặc giải quyết một vấn đề thực tiễn của đời sống Cho nên học lý thuyết và thực hành hay làm bài tập thực hành c mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau Chúng là hai mặt của một quá trình thống nhất, không thể tách rời Học sinh Việt Nam rất giỏi về lí thuyết, nhưng về thực hành lại là điểm yếu đối với học sinh Việt Nam

Vì thế trong nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 kh a XI “Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo” đã khẳng định “nâng cao chất lượng giáo

dục toàn diện, chú trọng phát triển năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng

kiến thức vào thực tiễn” hát triển khả năng sáng tạo và kỹ năng thực hành mà

cụ thể là thông qua việc cho học sinh tiếp cận và đi sâu vào các dạng bài tập

thực nghiệm là điều vô cùng cần thiết, giúp học sinh c mối liên hệ chặt chẽ

giữa lí thuyết và vận dụng thực tế, ứng dụng kiến thức vào đời sống

1.1.2 Cơ sở thực tiễn

sinh giỏi các cấp, nhưng n thường đ ng vai trò là câu kh để phân loại học sinh, cũng là phần c số dạng bài và phương pháp giải phong phú Mặt khác các bài tập về thực nghiệm và thí nghiệm rất mới mẻ, xa lạ với các em, nhất là các

em đầu cấp, nhưng luôn gây nhiều hứng thú, đồng thời kích thích các em vận

dụng kiến thức tổng hợp đề giải quyết vấn đề Từ kiến thức lí thuyết vật lý trừu tượng các em vận dụng đưa vào thực tế một cách linh hoạt và sáng tạo

Hiện nay trên thị trường hầu như chưa c tài liệu tham khảo nào làm tốt việc phân loại bài tập thực nghiệm hương pháp giải cũng chưa được xây dựng thành hệ thống gây kh khăn cho cả học sinh và giáo viên khi giảng dạy

Qua điều tra nghiên cứu cùng với kinh nghiệm nhiều năm được phân công dạy bồi dưỡng đội tuyển Học sinh giỏi của huyện tôi nhận thấy: Đa phần học sinh chỉ được học một số ít buổi về bài tập nâng cao thuộc phần này Việc học ở trường bị hạn chế, việc học ở nhà cũng gặp kh khăn do không c tài liệu tham khảo c chất lượng Hơn thế nữa việc phân loại và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng cũng chưa thực sự tốt

Đối với các giáo viên khi nghiên cứu bài tập thực nghiệm cũng gặp nhiều kh khăn vì tài liệu tham khảo ít và ít c cơ hội học hỏi để nâng cao phần kiến thức này Chính vì việc tiếp cận bài tập thực nghiệm của học sinh còn nhiều hạn chế, Nên khi nhìn thấy những bài tập này thường các em rất mất bình tĩnh và hoang mang

Với mong muốn nâng cao chất lượng giảng dạy bài tập thực nghiệm và giúp học sinh các trường, các khối lớp tiếp cận được hệ thống bài tập thực nghiệm dễ dàng hơn, nhiều hơn, đặc biệt là bồi dưỡng, nâng cao chất lượng học sinh khá giỏi của trường, của huyện tôi mạnh dạn chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm:

Nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh khá giỏi phần: “bài tập thực nghiệm”

Thông qua các bài tập thực nghiệm, học sinh được bồi dưỡng, phát triển năng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc

lộ rõ khả năng sở trường, sở thích về vật lí Giải các bài tập thực nghiệm là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế, kích thích tính tích cực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát của từng học sinh Bên cạnh đ khi được tiếp xúc dạng bài tập này học sinh rất hứng thú và yêu thích khám phá, tìm tòi, kích thích trí tưởng tượng và vận dụng kiến thức tổng hợp Đây cũng là biện pháp để phát hiện đúng những học sinh khá giỏi về vật lí

Sáng kiến kinh nghiệm tập trung cung cấp kiến thức trọng tâm và đưa một

số bài tập cụ thể c thể giúp đồng nghiệp và các em trong một mức độ nào đ với hy vọng việc ôn thi học sinh giỏi không còn là quá kh với các đồng nghiệp nữa

1.2 Giới hạn đề tài

Vật lý là bộ môn thực nghiệm, nên nhận thức sâu sắc được tầm quan trọng của bài tập thực nghiệm trong việc bồi dưỡng kiến thức, nâng cao kiến thức và khả năng vận dụng kiến thức vật lý của học sinh để áp dụng vào trong đời sống

Vì lí do trên nên tôi đã chọn đề tài: Nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh khá giỏi phần: “bài tập thực nghiệm ”. làm nội dung sáng kiến của mình Đi vào nghiên cứu đề tài này, tôi xin được trình bày những nội dung chính sau:

hần I: Đặt vấn đề

hần II: Giải quyết vấn đề

hần III: Kết luận

1.2.1.Giới hạn của đề tài

Giới hạn của đề tài là: nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi phần “ Bài tập thực nghiệm”

- Để tài tập trung nghiên cứu, phân loại một số dạng bài tập thực nghiệm về cơ, nhiệt, điện, quang học và ứng dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực vào bồi dưỡng học sinh khá giỏi phần bài tập thực nghiệm

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm

1.2.5 Thời gian nghiên cứu:

mà không định hướng được cách giải

Thực trạng chung của học sinh và giáo viên trong quá trình giải và hướng giải bài tập là:

- Đối với giáo viên thường ngại đi sâu vào dạng bài tập này, vì đây là kiểu bài tập kh , thường phải tư duy, không c nhiều trong các tài liệu tham khảo

- Đối với học sinh, kiểu bài này không mới nhưng ít gặp, hoặc nếu gặp thì khó nên đòi hỏi các em phải vận dụng linh hoạt mới sáng tạo ra cách làm Vì thế kết quả học tập chưa cao

Điển hình trong kỳ thi khảo sát chất lượng học sinh giỏi huyện Yên Khánh năm học 2011-2012 môn vật lý lớp 8 c một bài tập thực nghiệm ở câu số 5 như sau:

“Em hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một cái bát sứ, nếu cho các dụng cụ: một bình hình trụ đựng nước, một cái thước milimet và một cái bát sứ.” nhưng các em do tâm lý sợ kiểu bài này và không vận dụng linh hoạt nên đã không làm được

Thực trạng của vấn đề là: qua quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi tôi thấy dạng bài tập thực nghiệm rất hay xuất hiện trong các đề thi olimpic hay chọn học sinh giỏi các cấp, n phát huy khả năng sáng tạo và vận dụng kiến thức linh hoạt, ứng dụng lí thuyết vào thực tế của học sinh nhưng lại rất ít em làm được Vì những mâu thuẫn đ tôi đã tiến hành cho các em làm một bài kiểm tra khảo sát về bài tập thực nghiệm và thí nghiệm thực hành trong lớp hai lớp 8A và 9A các năm học, tôi thu được kết quả như bảng sau:

KẾT QUẢ KIỂM TRA BAN ĐẦU

2013-2014 36 0 0 10 27,8 20 55,6 6 17,0

Lớp 9A

2011-2012 33 1 3,0 11 33,3 20 60,6 1 3,0

2012-2013 35 3 8,6 11 31,4 10 28,6 1 2,8 2013-2014 35 2 5,7 17 48,6 12 34,3 4 11,4

2.2 CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Bài tập thực nghiệm là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy học sinh Việc giải bài tập loại này sẽ giúp học sinh hiểu rõ bản chất hiện tượng, quy luật vật lý và rèn luyện cho học sinh sự chú ý đến việc phân tích nội dung vật lý

Câu hỏi của bài tập thực nghiệm thường sử dụng như sau:

- Làm thế nào để đo được … với các thiết bị…?

- Hãy tìm cách xác định… với các thiết bị…?

- Nêu phương án đo … với các dụng cụ… ?

Những bài tập này yêu cầu học sinh đo đạc đại lượng vật lý với các thiết

bị sẵn c trong đề bài, tìm quy luật về mối liên hệ phụ thuộc giữa các đại lượng

đã c với các đại lượng cần tìm Với đặc trưng của kiểu bài và thực trạng trên tôi đưa ra các giải pháp sau:

1 Xây dựng chương trình bồi dưỡng và đưa ra hệ thống bài tập theo từng phần và phân loại bài tập theo từng dạng giúp học sinh dễ nhớ, dễ hiểu và dễ vận dụng

2 Hệ thống các dạng bài tập thành các bước giải

3 hát huy vai trò thảo luận nh m trong quá trình dạy học theo đinh hướng phát triển năng lực

4 Tăng cường kiểm tra, chấm, chữa về dạng bài tập thực nghiệm, lồng ghép bài tập thực nghiệm trong các bài kiểm tra

* Xây dựng các dạng bài tập điển hình xuyên suốt toàn bộ chương trình học, lập

sơ đồ cây và những dạng bài tập tổng quát c tính chất khái quát và đa dạng kiểu câu hỏi

* Tham khảo thêm các tài liệu tham khảo và luôn cập nhật các dạng bài tập mới trên mạng

* Dạy học theo từng chuyên đề, từng dạng bài và thảo luận nh m theo chuyên đề

Hệ thống bài tập được chia ra bốn chuyên đề :

Chuyên đề 1: Cơ học Chuyên đề 2: Nhiệt học Chuyên đề 3: Điện học Chuyên đề 4: Quang học

CHUYÊN ĐỀ I: CƠ HỌC

A Lí thuyết

1 Khối lượng:

Công thức: m = D.V

2 Khối lượng riêng, trọng lượng riêng

a Khối lượng riêng: D = m

5 Lực đẩy Acsimet – Sự nổi:

- Một vật khi nhúng chìm trong chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét

có:

+ Điểm đặt trên vật + hương thẳng đứng, chiều từ dưới lên + Độ lớn bằng trọng lượng của khối chất lỏng bị vật chiếm chỗ

FA = d.V

- Điều kiện để vật chìm, lơ lửng, nổi trong chất lỏng:

+ Khi P > FA (dv > dl) thì vật chìm xuống dưới

+ C sự chuyển dời của vật

- Công thức tính công cơ học: A = F.s

7 Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công Được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt hại bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại

Hiệu suất: H = 1

2

A100%

B Bài tập

* Dạng 1: Xác định khối lượng, thể tích của vật

Bài 1.

Đo khối lượng chiếc bút bi ( gần đúng), Cho dụng cụ gồm:

+ Cân thăng bằng và quả cân 10g

+ Bao diêm đầy chứa các que diêm c khối lượng rất gần bằng nhau

+ Đặt chiếc bút bi lên đĩa phải, y que diêm lên đĩa trái cho đến khi cân thăng

+ Vớt ống nghiệm ra và đổ hết thóc ra rồi đổ dần nước vào ống nghiệm cho ống nghiệm chìm đến vạch cũ

+ Xác định thể tích nước V trong ống nghiệm

+ Tính khối lượng nước m = Dn.V chính là khối lượng của n hạt thóc

+ Khối lượng trung bình của một hạt th c:

+ Đổ dầu vào bình chia độ có thể tích V1

+ Thả N viên bi vào bình dầu dâng lên có thể tích V2

+ Thể tích của N viên bi V = V2 – V1

+ Thể tích của 1 viên bi:

N

V V

Ghi số đo mực nước ban đầu (a)

Cho quả cân vào bình, ghi mực nước mới (b)

Lấy V = b – a được thể tích quả cân

Gọi thể tích thể tích của kim loại A và kim loại B trong quả cân lần lượt là V1,

1

D D

V D m





Tương tự V1 =

2 1

2

D D

V D m





=

1 2

2

D D

m V D





Do đ

V D m

m V D V

V

1 2 2

1







* Dạng 3: Xác định khối lượng riêng, trọng lượng riêng của vật

Bài 1 Em hãy nêu phương án xác định khối lượng riêng của một hòn đá c hình dạng bất kỳ với những dụng cụ sau: Hòn đá, lực kế, bình đựng nước, biết nước c khối lượng riêng là D, dây buộc c tiết diện nhỏ, khối lượng không đáng kể, không biến dạng

Hướng dẫn giải:

Dùng dây buộc hòn đá, sau đ dùng lực kế m c vào dây để cân trọng lượng của hòn đá ngoài không khí ta được giá trị là Mặt khác = 10.D0.V (1) Với D0 là khối lượng riêng của hòn đá, V là thể tích của hòn đá Thả hòn đá chìm hoàn toàn vào trong bình đựng nước (hòn đá vẫn được treo ở lực kế) ta thấy lực kế chỉ giá trị 0

Lực đẩy Ácsimét của nước tác dụng vào hòn đá: FA = d.V = 10.D.V

Ta có: P0 = P - FA = P - 10.D.V

P-Po

V =10.D

+ Nước c khối lượng riêng D

+ Cân đồng hồ c độ chính xác cao, c giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất phù hợp

Hướng dẫn giải:

- Dùng cân xác định khối lượng của lọ rỗng: m

- Đổ nước đầy lọ rồi xác định khối lượng của lọ nước: m1

 Khối lượng nước mn = m1 – m

- Dung tích của lọ:

D

m m D

m V V

m m V

Bài 3 Một hình trụ đặt trên mặt bàn nằm ngang c chứa nước đến độ cao H = 15cm Thả một cái bát (không đựng gì) để n nổi trên mặt nước thì mực nước trong bình dâng lênh = 2,5cm Khi nhúng cho bát chìm xuống thì mực nước trong bình c độ cao bao nhiêu Biết khối lượng riêng của nước đá D0 = 1000kg/m3, của chất làm bát D = 5000kg/m3

?

Từ bài toán này hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của một cái bát sứ, nếu cho các dụng cụ: một bình hình trụ đựng nước, một cái thước milimet và một cái bát sứ

Hướng dẫn giải:

- Thể tích của nước bị bát chiếm chỗ khi bát nổi là V = S.H

Bát nổi cân bằng trên mặt nước: = FA 10 m = 10D0 V

 m = S.H.D0 Với S là diện tích đáy bình

S  DMực nước trong bình c độ cao : H1 = H +H1 = H + H. D0

D = 15,5(cm)

- Từ lời giải bài toán trên suy ra phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của cái bát như sau :

+ Đầu tiên chưa thả cốc vào bình đo khoảng cách h1 từ mặt nước đến miệng bình

+ Thả bát nổi trong bình đo khoảng cách h1 từ mặt nước đến miệng bình

 mực nước dâng lên khi bát nổi trong bình : H = h1 - h2

+ Nhấn cho bát chìm xuống, đo khoảng cách h3 từ mặt nước đến miệng bình

-h -hH

D



Bài 4 Cho các dụng cụ sau:

- 1 cốc nước;1 củ khoai ; muối ăn c khối lượng M đã biết, đựng trong cốc c chia độ

Hãy trình bày 1 phương án thực nghiệm để xác định khối lượng riêng của củ khoai

Hướng dẫn giải:

a) Gọi khối lượng củ khoai là m1.

Đổ nuớc vào cốc c chia độ (hình a) , và chờ cho muối tan hết vào nước Đọc vạch chia độ ở thành cốc được thể tích nước muối là V; n c khối lượng là:

Thả củ khoai vào nước muối, củ khoai sẽ nổi

và mực nước muối dâng lên là V1

hần thể tích khoai chìm là V = V1 – V

Lực đẩy Acsimet của nước muối lên củ khoai là:

FA = 10D1 V = 10(D + M

V )(V1 – V) Với D: Khối lượng riêng của nước

Củ khoai nổi lên trên mặt nước muối nên lực đẩy

Acsimét cân bằng với trọng lượng của n :

P = FA = 10(D + M

V )(V1 – V)= 10m1, b) Đổ hết nước muối đi, rồi đổ vào cốc chia độ V2 nước (lã)

(hình b)

Thả củ khoai vào n chìm xuống đáy cốc, mực nước dâng lên là V3

Vậy thể tích củ khoai là V = V3 –V2 Khối lượng riêng của củ khoai:

* Dạng 4: Bài tập thực nghiệm có sử dụng máy cơ đơn giản

Bài 1. Em cần xác định trọng lượng của một vật nhưng chỉ c một lực kế lò xo

c giới hạn đo nhỏ hơn nhiều so với trọng lượng của vật, Em hãy nghĩ xem cần

c thêm dụng cụ đơn giản nào để c thể dùng với lực kế xác định được trọng lượng của vật n i trên

Hướng dẫn giải:

+ Lấy một thanh đồng chất, hình dạng đều, có trọng lượng nhỏ so với trọng lượng của vật để làm đòn bẩy

+ Vạch trên thanh các đoạn dài như nhau

+ Treo vật vào điểm đầu mút một bên của thanh cách điểm tựa một đoạn l1 Điểm đầu mút còn lại của thanh treo lực kế cách điểm tựa một đoạn l2 Tác dụng một lực kéo F vào lực kế để thanh cân bằng

Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy: 2

1

l P

Bài 2 Trong tay có một quả cân 500 gam, một thước thẳng bằng kim loại c vạch chia và một số sợi dây buộc Làm thế nào để xác nhận lại khối lượng của một vật nặng 2kg bằng các vật dụng đ ? Vẽ hình minh họa

l l

Bài 3: Đo hiệu suất của mặt phẳng nghiêng

Dụng cụ: 1 lực kế, 1 mặt phẳng nghiêng (1 giá thí nghiệm, 1 máng nhựa),

1 khối gỗ hình hộp chữ nhật, 1 thước thẳng c vạch chia mm, 1 dây chỉ

Hướng dẫn giải:

1 Cơ s l thuyết:

Gọi: là trọng lượng của khối gỗ; h là chiều cao; l là khoảng cách từ tâm

khối gỗ đến chân mặt phẳng nghiêng; F là lực kéo khối gỗ chuyển động đều đi lên theo mặt phẳng nghiêng Ta c :

A

O

B

- Công của trọng lực (công toàn phần): A1 = P.h

- Công của lực kéo khối gỗ chuyển động đều đi lên theo mặt phẳng nghiêng (công c ích): A2 = F.l

- Hiệu suất của mặt phẳng nghiêng: H = 1

- 2: Dùng dây chỉ buộc khối gỗ vào lực kế, treo vào giá thí nghiệm Khi

khối gỗ đứng yên, đo

- 3: Đặt khối gỗ cuối mặt phẳng nghiêng Kéo khối gỗ lên thẳng đều theo

* Dạng 5: Bài tập về bình thông nhau

Bài 1: Cho một ống thủy tinh hình chữ U rỗng, hở 2 đầu, một cốc đựng nước

nguyên chất, một cốc đựng dầu ( không hòa tan với nước ), một thước chia độ tới mm Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định trọng lượng riêng của dầu?

Hướng dẫn giải:

Đề xuất phương án thí nghiệm:

+ R t nước vào một nhánh trong ống chữ U

+ R t dầu vào một nhánh còn lại, dầu nổi trên nước

+ Đo chiều cao của cột dầu và đo chiều cao chênh lệch

cột nước ở hai nhánh

Xét áp suất tại hai điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang vị trí mặt phân cách giữa dầu và nước

Gọi trọng lượng riêng của dầu là d1, trọng lượng riêng của nước là d2

Đo chiều cao cột dầu là h1, chiều cao cột nước h2

1 2

1

2 1 2 2 1

h

h d h d h

h1 h2

Bài 2: Cho một cốc nước, một cốc chất lỏng không hòa tan trong nước và nhẹ

hơn nước, một ống thủy tinh hình chữ U, một thước đo chiều dài Hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của chất lỏng

Hướng dẫn giải:

Đề xuất phương án thí nghiệm:

+ R t nước vào một nhánh trong ống chữ U

+ Rót chất lỏng vào một nhánh còn lại,

chất lỏng nổi trên nước do chất lỏng nhẹ hơn nước

Xét áp suất tại hai điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang vị trí mặt phân cách giữa chất lỏng và nước

Gọi trọng lượng riêng của chất lỏng là d1, trọng lượng riêng của nước là d2

Đo chiều cao cột chất lỏng là h1, chiều cao cột nước h2

1 2

1

2 1 2 2 1

h

h d h d h

Gọi h,h’ là các chiều cao cột nước và cột dầu (hình vẽ)

và và d,d’ trọng lượng riêng của nước và dầu:

Xét một điểm M ở mặt phân cách giữa dầu và nước của nhánh A và một điểm N trong nhánh B ở cùng mặt phẳng nằm ngang qua M

Dùng thước đo:

- Độ cao cột nước ở nhánh B tính từ đáy đến mặt nước: n

- Độ cao cột nước ở nhánh B tính từ đáy đến N: m

- Độ cao cột nước ở nhánh A tính từ đáy đến mặt thoáng của dầu: n’

- Độ cao cột nước ở nhánh A tính từ đáy đến M: m’

B

CHUYÊN ĐỀ II: NHIỆT HỌC

Khái quát về bài toán thực nghiệm trong chuyên đề nhiệt học: Bài toán thực nghiệm trong chuyên đề Nhiệt học là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết vào thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí c và chân tay, các vốn kiến thức hiểu biết về vật lí, kĩ thuật và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện Thông thường bài toán tập trung vào yêu cầu xác định nhiệt dung riêng, nhiệt n ng chảy, nhiệt h a hơi của các chất với các dụng cụ thí nghiệm cho trước

Xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể được đặt ra Loại bài tập này vì vậy c tác dụng toàn diện trong việc đào tạo, giúp học sinh nắm vững các kiến thức, kĩ năng cơ bản về lí thuyết và thực nghiệm của môn vật lí

Muốn làm tốt kiểu bài tập này học sinh cần nắm chắc lí thuyết:

A Lí thuyết

1 Các kiến thức cơ bản

- Công thức tính nhiệt lượng: Q = m.c.t

- hương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = Qthu

2 Các kiến thức cần bổ trợ

- Nhiệt dung của một vật: q = mc

- Nhiệt dung của các vật: q = m1c1 + m2c2 + … mncn

Trong đ m1, m2, … và c1, c2 … lần lượt là khối lượng và nhiệt dung riêng của các chất cấu tạo nên vật

- Nhiệt n ng chảy:  (đọc là lam-đa), đơn vị: J/kg

Khi chất rắn n ng chảy cần cung cấp cho vật nhiệt lượng, khi chất lỏng đông đặc thì tỏa ra nhiệt lượng tính theo công thức: Q = m

- Nhiệt h a hơi: L, đơn vị J/kg

Khi chất lỏng h a hơi cần cung cấp cho vật nhiệt lượng, khi hơi ngưng tụ n tỏa ra nhiệt lượng tính theo công thức: Q = mL

* T m lại: khi đun n ng một khối chất rắn thì trải qua các quá trình:

+ Chất rắn n ng lên đến nhiệt độ n ng chảy: Q = mcrt1 + Chất rắn n ng chảy thành chất lỏng: Q = m+ Chất lỏng n ng lên đến nhiệt độ sôi: Q = mc lt2 + Chất lỏng h a hơi: Q = mL

* Quá trình làm lạnh thì ngược lại

B Phân loại bài tập thực nghiệm nâng cao phần Nhiệt học

Dạng 1: Xác định nhiệt dung riêng của vật rắn hay chất lỏng

Dạng 2: Xác định nhiệt n ng chảy của một chất

Dạng 3: Xác định nhiệt h a hơi của một chất

Bước 1: Với các dụng cụ đã cho, tìm cách xác định khối lượng và nhiệt độ ban

đầu của các vật c tham gia vào quá trình thực hiện trao đổi nhiệt Cần lưu ý phương án xác định khối lượng và nhiệt độ ban đầu sao cho c tính khả thi và kết quả đo thật chính xác nhằm hạn chế sai số của phép đo, ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng của phép đo

Bước 2: Tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ của các chất tham gia vào quá trình trao

đổi nhiệt Lưu ý lựa chọn vật để nung n ng cho phù hợp

Bước 3: Cho các vật tiếp xúc và trao đổi nhiệt với nhau Xác định vật toả nhiệt,

vật thu nhiệt, viết công thức tính nhiệt lượng thu vào, tỏa ra của từng vật

Bước 4: Lập phương trình cân bằng nhiệt (hoặc lập tỷ số) sau đ rút ra đại

lượng cần tìm (x1 )

Bước 5: Lặp lại các bước thí nghiệm trên từ 2 đến 3 lần để lấy giá trị trung bình

cho chính xác Lưu ý: Để hạn chế sai số, ta nên đo khối lượng nước ngay trong bình nhiệt lượng kế; Khi lấy vật rắn từ bình nước n ng và cho vào nhiệt lượng

kế cần thực hiện một cách nhanh ch ng tránh mất mát nhiệt ra môi trường

* Dạng 1: Xác định nhiệt dung riêng của một chất

Bài 1:

Hãy chỉ ra phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng bằng các dụng cụ: nước (đã biết nhiệt dung riêng Cn), nhiệt lượng kế (đã biết nhiệt dung riêng Ck), nhiệt kế, cân, bộ quả cân, bình đun và bếp điện Xem chất lỏng không gây một tác dụng h a học nào khác trong suốt thời gian thí nghiệm

Hướng dẫn giải

+ Dùng cân xác định khối lượng mk của nhiệt lượng kế

+ Đổ chất lỏng vào nhiệt lượng kế, dùng cân xác định khối lượng m1 của chất lỏng c nhiệt dung riêng C cần xác định, đo nhiệt độ t1 của chất lỏng

+ Đun nước đến nhiệt độ t2 rồi r t vào nhiệt lượng kế (đã c chất lỏng trong đ ) + Đo nhiệt độ khi cân bằng nhiệt t, rồi cân nhiệt lượng kế để xác định khối lượng nước vừa đổ vào (m2)

Khi c cân bằng nhiệt :

m2cn.(t2 - t) = (mkck + m1.c).(t - t1)

Hướng dẫn giải

+ Dùng cân xác định khối lượng của vật rắn (m); khối lượng nhiệt lượng kế (m1) + Đổ một ít nước vào nhiệt lượng kế (Lưu ý lượng nước đủ để nhúng ngập hoàn toàn vật rắn), Dùng cân xác định khối lượng của nhiệt lượng kế c nước bên trong (M), suy ra khối lượng nước m2 = M – m1

+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế (t1), đây cũng là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế

+ Đổ một ít nước vào bình đun (Lưu ý lượng nước đủ để nhúng ngập hoàn toàn vật rắn), Dùng dây buộc vật rắn và nhúng ngập hoàn toàn vật rắn vào trong bình đun Dùng bếp điện nung n ng nước và vật rắn trong bình đun

+ Sau một khoảng thời gian dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong bình đun (t2), đ cũng là nhiệt độ của vật rắn

+ Lấy nhanh vật ra khỏi bình đun và thả vật vào nhiệt lượng kế, đo nhiệt độ khi

c cân bằng nhiệt (t)

+ Ta c : Nhiệt lượng vật tỏa ra : Qtỏa = m.c.(t2 - t)

Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế thu vào :

+ Lặp lại thí nghiệm từ 2 đến 3 lần để lấy giá trị trung bình cho chính xác

u ý: Vì trong các dụng cụ đã cho không c cân nên việc xác định khối lượng

của nước và nước đá phải thông qua khối lượng riêng và thể tích

Bài toán tương tự:

Hãy trình bày một phương án xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng

L không c phản ứng hoá học với các chất khi tiếp xúc Dụng cụ gồm : 01 nhiệt lượng kế c nhiệt dung riêng là CK, nước c nhiệt dung riêng là Cn, 01 nhiệt kế,

01 chiếc cân rôbecvan c bộ quả cân, hai chiếc cốc giống hệt nhau (cốc c thể chứa khối lượng nước hoặc khối lượng chất lỏng L lớn hơn khối lượng của nhiệt lượng kế), bình đun và bếp đun

+ Bước 2 : Thiết lập cân bằng nhiệt mới cho mL, mN và mK

- Đổ khối lượng chất lỏng mL ở cốc 1 vào NLK, đo nhiệt độ t1 trong NLK

- Đổ khối lượng nước mn vào bình, đun đến nhiệt độ t2 (t2>t1)

- Rót khối lượng nước mN ở nhiệt độ t2 vào NLK, khuấy đều

Lưu ý: Cần đặc biệt chú ý bài toán cho cân Rôbecvan nhưng không có bộ quả cân nên không thể xác định cụ thể khối lượng của các vật tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt ở đây ta chọn phương án xác định khối lượng các vật tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt là bằng nhau nên khi lập phương trình cân bằng nhiệt ta đã giản ước hết

Dạng 2: Xác định nhiệt nóng chảy của một chất:

Bài toán: Nêu phương án xác định nhiệt n ng chảy của nước đá với các dụng cụ sau: một bình chia độ đã biết khối lượng m và nhiệt dung riêng c, một nhiệt kế, một cốc nước (đã biết nhiệt dung riêng c1 ), một cục nước đá trong bình cách nhiệt c nước

Hướng dẫn giải:

+ Đổ một ít nước vào bình chia độ, xác định thể tích của nước mới đổ vào (V1) suy ra khối lượng nước mới đổ vào m1 = D V1

+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong bình chia độ (t1), đây cũng là nhiệt

độ ban đầu của bình chia độ

+ Đổ một ít nước đá vào bình chia độ (nước đá đang ở 00C) Khi nước đá tan hết xác định thể tích của nước trong bình chia độ (V2) suy ra khối lượng nước đá

m2 = D V2 – m1

+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong bình chia độ (t2 )

Đây cũng là nhiệt độ của bình chia độ

Q tỏa = (m.c + m1.c1).(t1 - t) với t là nhiệt độ cân bằng của hệ

Nhiệt lượng do nước đá thu vào để nóng chảy và tăng nhiệt độ lên t2

Q thu = m2 + m2c2(t-t2)

Theo phương trình cân bằng nhiệt Qtỏa = Qthu

Dạng 3: Xác định nhiệt hóa hơi của một chất:

Lưu ý: Cần khai thác dữ kiện của đề bài là “bếp điện c công suất không đổi”

để thiết lập phương trình

Bài toán:

Lập phương án xác định nhiệt h a hơi của nước với các dụng sau : nước(

đã biết nhiệt dụng riêng cn), bình đun( biết nhiệt dung riêng c2), bếp điện, nhiệt

kế, đồng hồ, cân và bộ quả cân

Hướng dẫn giải

+ Dùng cân để cân bình m2

+ Cho một lượng nước nhỏ vào bình rồi đem cân cả bình và nước c khối lượng

M Suy ra khối lượng nước m = M –m2

+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước t1

+ Đun nước đến sôi đồng thời dùng đồng hồ đo T1, khi nước bắt đầu sôi đo nhiệt

độ t2 và theo dõi đồng hồ đun nước thêm một thời gian nữa T2

+ Cân lại bình (M’) để xác định lượng nước đã h a hơi m3 = M – M’

Coi như bếp tỏa nhiệt đều, c thể coi như lượng nước và bình hấp thụ tỉ lệ thuận với thời gian đun :

CHUYÊN ĐỀ III: ĐIỆN HỌC

R R

1

1 1 1

2 1

5 Công suất điện: P = U.I; P = I2R; P =

2

U R

6 Định luật Jun- Len xơ: Q = I2Rt

B BÀI TẬP

* Dạng 1: Xác định điện trở suất của dây dẫn có điện trở

Bài toán: Cho các dụng cụ sau: một ampe kế c điện trở xác định, một vôn kế

c điện trở rất lớn, một thước đo chiều dài,một thước kẹp đo đường kính của dây, một bộ ắc quy, dây nối đủ dùng c điện trở không đáng kể và một đoạn dây

MN cần xác định điện trở suất Hãy nêu phương án xác định điện trở suất của đoạn dây MN

Hướng dẫn giải

Gọi điện trở của đoạn MN là R; điện trở suất của dây Mn là 

+ Mắc mạch điện như hình a

Ampe kế chỉ I1, vôn kế chỉ giá trị U1

Điện trở của ampe kế là: RA = 1

1

U I