sáng kiến kinh nghiệm đồ thị chất khí

Trường THPT C Bình Lục trong các năm trở lại đây do khả năng học sinhvà dựa trên cách ra đề tốt nghiệp THPT quốc gia của bộ, lãnh đạo nhà trường đãquyết đinh toàn bộ học sinh nhà trường

Trang 1

SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO HÀ NAM

TRƯỜNG THPT C BÌNH LỤC

TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỒ THỊ

CHƯƠNG CHẤT KHÍ 10 CƠ BẢN

NĂM HỌC 2018-2019

Cấp học: THPT Lĩnh vực: chuyên môn Môn: Vật lý

Người thực hiện: Nguyễn Đức Linh

Chức vụ: Giáo viên

Hà nam, ngày 20 tháng 03 năm2019

Trang 2

Dạng 3: Tìm đại lượng thiếu qua đồ thị 11

Dạng 4: Vẽ lại đồ thị trên các trục tọa độ 13

Dạng 5: Bài toán đồ thị nâng cao 16

c Phiếu trắc nghiệm khảo sát 18

2 Hiệu quả sáng kiến 21

III Kết luận và kiến nghị 21

A- PHẦN MỞ ĐẦU

1 Bối cảnh của đề tài

Trang 3

Trường THPT C Bình Lục trong các năm trở lại đây do khả năng học sinh

và dựa trên cách ra đề tốt nghiệp THPT quốc gia của bộ, lãnh đạo nhà trường đãquyết đinh toàn bộ học sinh nhà trường học theo bộ sách giáo khoa cơ bản.Vì

vậy tôi chú trọng việc “ Phương pháp giải bài tập chuơng chất khí vật lý 10 cơ

bản” nhằm giúp các em làm quen và có thêm phương pháp tư duy trong giải bài

tập đồ thị một phần giúp các em nâng cao kiến thức đồng thời hướng tới kì thiTHPT quốc gia

2 Lý do chọn đề tài

Trong quá trình giảng dạy môn vật lý tại trường THPT C Bình Lục tôithấy đa số học sinh thường lúng túng trong việc giải bài toán đồ thị, trong kì thitrung học phổ thông quốc gia các năm trở lại đây bài toán đồ thị là bài toánthường xuyên xuất hiện trong các đề thi, học sinh khi gặp bài toán như vậy mộtphần không nhỏ các em lúng túng trong việc định hướng giải, cách suy luận tìmđáp án, trong số nhưng câu đồ thị đó có câu dễ nhưng các em vẫn làm sai, nhầmlẫn do ít có kinh nghiệm và các phương pháp tư duy Trong khi đó phần đồ thịtrong quá trình giảng dạy và làm bài tập vật lý trong sách giáo khoa sách bài tập

là rất ít nên học sinh không được luyện tập thường xuyên Để học sinh làm quendần với toán đồ thị, tôi nhận thấy chương chất khí lại là chương có thể giúp họcsinh nâng cao khả năng và rèn được kĩ năng giải bài tập đồ thị do lượng kiếnthức ít nên có nhiều thời gian hơn cho việc ôn tập dạng bài tập này

3 Phạm vi và đối tượng của sáng kiến

- Sáng kiến có phạm vi trong sách giáo khoa vật lý 10 cơ bản, đồng thời

có dạng bài nâng cao giúp học sinh rèn thêm kĩ năng giải toán đồ thị

- Đối tượng của sáng kiến là học sinh học theo chương trình vật lý 10 cơ

bản

4 Mục đích nghiên cứu

- Giúp học sinh có thể vận dụng tốt kiến thức giải thông thạo các bài tập

cơ bản về chất khí có kĩ năng giải bài toán đồ thị, tiếp cận toán đồ thị vật lý

- Học sinh sau đó có thể tự tìm cho mình cách tư duy, hứng thú môn họcvật lý và nâng cao kết quả trong các kì thi

- Rèn luyện phương pháp giải bài tập, nâng cao chất lượng môn vật lý

- Trao đổi với các giáo viên vật lý trong tỉnh cách thức học sinh giải toán

Trang 4

1 Cơ sở lý luận

Bài tập là vấn đề đòi hỏi học sinh bằng những tri thức đã biết phải giảithích, hoặc phân tích biện chứng một hiện tượng vật lý nào đó ,hoặc xác địnhnhững đại lượng cần tìm

Hiểu theo nghĩa rộng, thì sự tư duy định hướng tích cực về một vấn đềnào đó luôn luôn là việc giải bài tập Về thực chất, mỗi một vấn đề mới xuấthiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học vật lí chính là một bàitập đối với học sinh

Trên cơ sở nghiên cứu các định nghĩa về BTVL, thì BTVL có hai chứcnăng chủ yếu là: Tập vận dụng kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới (

Trong thực tế dạy học, bài tập Vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt rađòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệmdựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp Vật lí Đồ thị vật lý là tổngquan của những yếu tố trên nên việc giải bài tập đồ thị sẽ giúp học sinh hoànthiện kĩ năng hơn Đã có rất nhiều sách tham khảo nêu nội dung toán đồ thịnhưng đa phần là ít bài tập nên phân chia dạng toán đồ thị là ít nên học sinh lẫngiáo viên thường gặp khó khi tiếp cận chúng

2 Cơ sở thực tiễn

- Trường THPT C Bình Lục nằm trên địa bàn vùng kinh tế xã hội khókhăn, chậm phát triển của tỉnh nhà, đa phần là học sinh có học lực trung bình,mất căn bản dẫn tới khi học các môn Khoa học thực nghiệm như môn Vật lí các

em thường chán nản và học đối phó, với các bài tập mang tính suy luận các emgặp rất nhiều khó khăn

- Trong quá trình giảng dạy môn Vật lí nếu giáo viên thường sử dụngphương pháp chia nhóm để học sinh thảo luận và tìm ra kết quả cho câu hỏi vàgiáo viên thường kết luận đúng, sai và không hướng dẫn gì thêm, việc giảng dạyvật lí nhất là bài tập vật lí như thế sẽ không đạt được kết quả cao Đặc biệt dạngtoán đồ thị chất khí được đưa vào cuối phần bài đã học nên đa số học sinh vàgiáo viên không chú trọng Chính vì vậy trong các tiết giảng dạy bài tập đưaphân tích các dạng toán và hướng dẫn giải bài toán đồ thị là rất quan trọng sẽgiúp học sinh nâng cao kiến thức và hoàn thiện kĩ năng, nắm chắc, hiểu sâu mônvật lý

II- Nội dung của sáng kiến

Trang 5

Với bảng tóm tắt nội dung kiến thức đồng thời việc chia đồ thị thành cácdạng bài tập trong đó có bước giải, ví dụ có hướng dẫn giải chi tiết và các bàitập tập vận dụng sẽ giúp học sinh tiếp cận toán đồ thị dễ dàng hơn.

Đồng thời phần đầu tôi cũng nêu bước giải chung của toán đồ thị sẽ là nềntảng sau này cho các em nên lớp 11, 12 có cách tư duy nhất quán khi giải bài tập

đồ thị

Qua một số sách tham khảo phần chất khí đã đọc tôi thấy đa phần chỉ nêu một số bài tập đồ thị có lời giải sau đó vận dụng mà chưa chia dạng cách giải rõ ràng nên qua thời gian dạy tôi chia chúng thành các dạng bài có các bước giải cụthể để học sinh dễ tiếp cận hơn

Nội dung phương pháp

a Cơ sở lý thuyết

p: áp suất ; V: thể tích;

T = + t 273: nhiệt độ tuyệt đối

- Định luật Boilơ – Marriot

Trang 6

Bước 2: Xác định tọa độ các điểm quan trọng

Bước 3: Dựa trên đồ thị xác định mối liên hệ giữa các đại lượng có

Bước 1: Quan sát và xác định chính xác trục tọa độ trên đồ thị biểu diễn

mối liên hệ giữa các đại lượng nào

Bước 2: So sánh các dạng đồ thị với các đồ thị phần lý thuyết để suy ra

kết quả

Chú ý mối quan hệ giữa các đại lượng tìm ra dạng đồ thị

Ví dụ 1:Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật Bôilơ – Mariôt:

T

B

0 V

T

D

0 V

V

p

T

Trang 7

B

0 V

1/p

C

D Cả A, B, và C

Trang 8

Dạng 2: Vẽ đồ thị

Bước 1: Tóm tắt các thông số P,V, T của từng trạng thái theo các quá

trình biến đổi từ dữ kiện đề bài

Bước 4: Nối các tọa độ đã xác định theo nguyên tắc

+ Trong hệ tọa độ OPV thì đường đẳng nhiệt là đường cong hypebol

+ Các đường trong hệ trục tọa độ đều có dạng các đoạn thẳng

Ví dụ 1: Một khối khí lí tưởng có thể tích 4,986lít ở áp suất Pa, nhiệt

độ 300K được biến đổi trạng thái qua 2 giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất

tăng gấp đôi, sau đó cho dãn nở đẳng áp trở về thể tích ban đầu.

a Xác định các thông số (P, V, T) chưa biết của từng trạng thái

b Vẽ đồ thị mô tả quá trình biến đổi của khối khí trên trong hệ OPV

- Nối điểm (1) và (2) bằng đường hyperbol

- Nối điểm (2) và (3) là đường thẳng vuông góc với OP

Trang 9

Ví dụ 2: Cho một lượng khí lý tưởng ban đầu có ở nhiệt độ 200K và thể

tích V1 thực hiện chu trình kín như sau Quá trình đẳng tích, nhiệt độ tăng đếnnhiệt độ 600K rồi thực hiện quá trình đẳng áp về nhiệt độ 200K tiếp tục thựchiện quá trình đẳng nhiệt về trạng thái ban đầu

a Xác định các thông số trạng thái còn thiếu

b Vẽ chu trình trên hệ tọa độ OVT

Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 ta nối thành đường thẳng

Chuyển từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 ta nối thành đường thẳng nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ

Chuyển từ trạng thái 3 sang trạng thái 1 ta nối thành đường thẳng

Trang 10

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một khối khí lý tưởng ban đầu có thể tích 0,8m3 thể tích p1 thựchiện quá trình đẳng nhiệt chuyển sang trạng thái 2 có áp suất 2,5.105pa, thể tích0,2(lít) Từ trạng thái 2 chất khí thực hiện tiếp quá trình đẳng áp chuyển sangtrạng thái 3 có thể tích 1m3, chất khí thực hiện quá trình đẳng tích từ trạng thái 3sang trạng thái 4 có áp suất bằng áp suất đầu Hai trạng thái (1) và (2) cùng nằmtrên một đường đẳng nhiệt ở nhiệt độ 400K

a Xác định các thông số còn thiếu của khối khí

b Vẽ lại đồ thị trong hệ tọa độ (p,V)

Đáp án :

Bài 2: Một khối khí ban đầu có thể tích 0,25m3, áp suất p1 Chất khíchuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 qua quá trình đẳng nhiệt có thể tích0,75m3, áp suất 2.105pa Chất khí chuyển từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 quaquá trình đẳng tích về áp suất 2.105pa Chất khí thực hiện tiếp quá trình đẳng áp

từ trạng thái 3 về trạng thái 4 có áp suất bằng áp suất ban đầu Biết hai trạng thái(1), (2) cùng nằm trên một đường đẳng nhiệt ỏ nhiệt độ 600K

b Vẽ lại đồ thị trong hệ tọa độ (p,V)

Trang 11

Dạng 3: Tìm đại lượng còn thiếu trên đồ thị

Bước 3: Trong mỗi quá trình áp dụng các phương trình đẳng áp, đẳng

nhiệt, đẳng tích để xác định các thông số còn thiếu qua thông số còn lại

Ví dụ 1: Cho quá trình biến đổi trạng thái của chất khí như hình vẽ

Cho khối khí lí tưởng ban đầu ở áp suất 1 atm, thể tích 0,5(lít)

a Gọi tên các quá trình biến đổi

b Cho áp suất ở trạng thái cuối là 4 atm , tính các thông số trạng thái cònlại

Giải

a Đồ thị trên được vẽ trên hệ trục tọa độ OVT

Từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là quá trình đẳng áp

Từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 là quá trình đẳng nhiệt

Từ trạng thái 3 sang trạng thái 1 là quá trình đẳng tích

Trang 12

Ví dụ 2: Một khối khí lý tưởng thực hiện chu trình như hình vẽ Các thông số

được cho trên hình vẽ Trạng thái (1) có áp suất 2atm.Xác định các thông số cònthiếu của khối khí

- Từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là quá trình đẳng tích

Từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 là quá trình đẳng nhiệt

Từ trạng thái 3 về trạng thái 1 là quá trình đẳng áp

Trang 13

3 3 1

Bài 2 : Một khối khí thực hiện một chu trình như hình vẽ Các thông số

được cho trên hình và áp suất ở trạng thái (1) là p1 = 2atm.Xác định các thông sốcòn thiếu của khối khí

Dạng 4: Vẽ lại đồ thị trên các hệ trục tọa độ khác

Bước 1: Xác định các quá trình biền đổi trạng thái

Bước 2: Xác định các thông số rồi điền vào bảng tóm tắt

Trang 14

Chú ý: đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ OPV là đường cong còn các

trường hợp khác là đường thẳng, các trường hợp không trùng với đồ thị lý thuyết

để xác định các đại lượng ta dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng

Ví dụ 1: Cho đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí

lý tưởng xác định Đọc tên các đẳng quá trình và vẽ lại đồ thị trong các hệ trục (p,T) và (V,T)

Giải:

Từ (1) sang (2): dãn đẳng nhiệt (V tăng, p giảm)

Từ (2) sang (3): đẳng tích (p tăng → T tăng)

Từ (3) sang (1): đẳng áp (V giảm → T giảm)Suy ra các đồ thị được vẽ lại trên các trục tọa độ lần lượt là

Ví dụ 2: Cho đồ thị biểu diễn sự thay đổi trạng thái của một lượng khí lý

tưởng trong hệ tọa độ (p, V)

a Nêu nhận xét về các quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí đó?

b Tính nhiệt độ sau cùng T3 của khí biết T1 = 270C

c Vẽ lại đồ thị biểu diễn các quá trình trên hệ tọa độ (V, T) và (p, T)?

Giải Đổi T1 =27 273 300+ = K

p

V0

(1)

T

p(atm)m

V(lít) 2

4

1

Trang 15

Các thông số được cho trên hình và áp suất ở trạng thái (1) là p1 = 2atm.

b Vẽ lại đồ thị trong hệ tọa độ (p,T) và (p,V)

Bài 2: Một khối khí lý tưởng thực hiện chu trình như hình vẽ.

Trang 16

Các thông số được cho trên đồ thị Hai trạng thái (1) và (2) cùng nằm trênmột đường đẳng nhiệt ở nhiệt độ 400K.

b Vẽ lại đồ thị trong hệ tọa độ (p,T) và (V,T)

Bài 3: Một khối khí lý tưởng thực hiện chu trình như hình vẽ

Các thông số được cho trên đồ thị Biết thể tích của khối khí ở trạng thái(2) là 10l

b Vẽ lại đồ thị trong hệ tọa độ (p,V) và (V,T)

Dạng 5: Một số bài toán đồ thị nâng cao

Ví dụ 1: Một lượng khí biến đổi theo chu trình biểu diễn bởi đồ thị

Cho biết p1 = p2, V1 = 1m3; V2 = 4m3; T1 = 100K; T4 = 300K Hãy tìm V3?

V

V 1

V 2

T 1 T 2 T

Trang 17

V1=V4=1m3, T4=300K

Từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 và 4 là quá trình biền đổi trạng thái Qua đồ thị ta có mối liên hệ giữa V – T là V=a+bT với a,b là nhữnghằng số

Tại trạng thái 2: V2=4m3,T2=100K nên 4 = a+100b (1)

Tại trạng thái 4: V4=1m3,T4=300K nên 1 = a +300b (2)

Ví dụ 2:Trong xilanh đậy kín bởi pittong có khối khí có PV=5RT với R

là hằng số R=0,082 Cho chất khí biến đổi chậm từ (1) → (2) theo đồ thị nhưhình vẽ

Cho V1 = 30lít, p1 = 5atm; V2 = 10lít; p2 =15atm Tìm nhiệt độ cao nhất mà khíđạt được trong quá trình?

2

p1

p2

V1 V2

Trang 18

c Phiếu trắc nghiệm khảo sát Câu 1: Đồ thị nào sau đây không phải là đồ thị của quá trình đẳng nhiệt:

Câu 2: Một khối khí thực hiện quá trình đẳng nhiệt ở hai nhiệt độ khác nhau T1

và T2 > T1 Đồ thị nào sau đây diễn tả không đúng?

Câu 3: Một khối khí lý tưởng thực hiện

quá trình được biểu diễn như hình vẽ Đồ

thị nào sau đây cũng biểu diễn quá trình

đó:

quá trình được biểu diễn như hình vẽ Đồ

thị nào sau đây cũng biểu diễn quá trình

đó:

Trang 19

quá trình được biểu diễn trên đồ thị Biết

thể tích ban đầu của khối khí là 2,4l Thể

tích của khối khí lúc sau bằng:

A 7,6l B 7,5l C 0,75l D 6,8l

Câu 6: Một khối khí lý tưởng thực

hiện quá trình được biểu diễn trên đồ

thị Biết áp suất của khối khí ở cuối

quá trình là 1,2atm Áp suất ban đầu

của khối khí bằng:

A 0,4atm B 2,88atm C 6atm D 3,6atm

hiện quá trình như trên hình vẽ Các

thông số được cho trên đồ thị, áp suất

của khối khí khi kết thúc quá trình là

4.105Pa Áp suất của khối khí ở đầu

quá trình là:

A 1,58atm B 10,13atm C 10.105atm D 9,87atm

hiện quá trình như trên hình vẽ Các

thông số được cho trên đồ thị, nhiệt

độ của khối khí khi bắt đầu quá trình

là 270C Nhiệt độ khi kết thúc quá

trình bằng:

A 67,50C B 7500C C 1200C D 4770C

hiện hai quá trình như trên hình vẽ

Các thông số được cho trên đồ thị

Biết áp suất của chất khí khi bắt đầu

quá trình là 12atm Áp suất của khối

khí khi kết thúc quá trình là:

A 1,875atm B 5atm C 13,33atm D 2,667atm

hiện quá trình được biểu diễn như trên

hình vẽ Các số liệu như trên đồ thị

Biết ở trạng thái ban đầu, nhiệt độ của

khối khí là 370C Nhiệt độ của khối

Trang 20

2 Hiệu quả của việc áp dụng sáng kiến/đề tài vào thực tiễn

Qua áp dụng vào thực tiễn tôi thấy khi chưa áp dụng phương pháp vào màchỉ đưa đồ thị và yêu cầu học sinh làm bài thì đa số học sinh đều lúng túng hoặckhi làm bài tập trắc nghiệm mất nhiều thời gian Khi áp dụng phương pháp vàogiảng dạy tại các lớp 10a2,10a5 các em nhanh chóng nắm bắt cách làm bài vàthành thạo trong quá trình giải bài tập trắc nghiệm Chính điều đó làm các emyêu thích môn vật lý hơn, giờ học bài tập không còn mất thời gian trong quátrình chữa bài

Bảng số liệu khảo sát hai lớp 10a2,10a5 (trong đó 10a2 là lớp chọn tựnhiên còn 10a5 là lớp cơ bản sĩ số hai lớp 46) trước và sau khi áp dụng phươngpháp cho 10 câu hỏi trắc nghiệm trên trong 20 phút

Thời gian áp dụng Lớp Điểm 1-5 Điểm 6-8 Điểm 8-10

Như vậy đa phần các em học lớp cơ bản nhưng khi áp dụng vẫn có thểlàm được bài toán đồ thị còn lớp chọn tự nhiên 10a2 sau khi áp dụng các em đạt

tỉ là 100% làm được các bài trong phiếu

III Khả năng áp dụng của sáng kiến

- Sáng kiến này tôi đã đem áp dụng các lớp dạy của trường THPT CBình Lục trong bộ môn vật lý lớp 10, thông qua đó tôi mong muốn sang 11,12các em có định hướng tư duy giải bài toán đồ thị

- Để sáng kiến áp dụng tốt giáo viên cần trau dồi kiến thức, học sinh chủđộng học các kiến thức của chương

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	7,74 MB