Giáo án vật lý lớp 12 kì 2 soạn cv 5512 và 3280 mới (chương 6 )

Đây là giáo án (kế hoạch bài học) môn Vật lý lớp 12 học kì 2, chường 6. Giáo án soạn theo chủ đề cv 3280 và 4 hoạt động theo cv 5512 mới nhất. Từng hoạt động được soạn chi tiết cụ thể: Hoạt động khởi động, hoạt động hình thành kiến thức, hoạt động luyện tập, hoạt động mở rộng, hoạt động tìm tòi mở rộng... ........

Trang 1

Giáo viên giảng dạy:

Lớp dạy:

Ngày soạn:

Ngày dạy:

Tiết 50, 51, 52:

Chủ đề 9: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG.

CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nhiệt động lực học

- Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích

- Nêu được các ví dụ cụ thể về thực hiện công và truyền nhiệt

- Viết được công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra, nêu được tên và đơn

vị các đại lượng có mặt trong công thức

- Phát biểu và viết được công thức của nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học (NĐLH), nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong công thức

- Phát biểu được nguyên lí thứ hai của NĐLH, vận dụng để xây dựng mô hìnhđộng cơ nhiệt và xây dựng biểu thức tính hiệu suất của động cơ

2 Năng lực

a Năng lực chung

- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu

- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin

- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề

- Năng lực hoạt động nhóm

b Năng lực đặc thù môn học

- Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến sự biến đổi nội năng

-Vận dụng kiến thức đã học giải một số bài tập về truyền nhiệt, cân bằng nhiệttrong SGK và SBT

- Vận dụng được nguyên lí thứ nhất của NĐLH vào quá trình đẳng tích của khí lí tưởng để viết và nêu ý nghĩa vật lí của biểu thức của nguyên lí này cho quá trình này

- Vận dụng được nội dung nguyên lí thứ nhất và nguyên lí thứ hai của NĐLH giảicác bài tập ra trong bài học và các bài tập tương tự

3 Phẩm chất

- Có thái độ hứng thú trong học tập

- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan

- Có tác phong làm việc của nhà khoa học

Trang 2

II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

nêu hãy phát biểu thế nào là nội năng? Đơn vị của nội năng là gì?

Câu 2: Khi nào động năng của phân tử thay đổi? Khi nào thế năng tương tác giữa

các phân tử thay đổi? Nhận xét gì về nội năng của hệ?

Từ đó, cho biết nội năng phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Câu 3: Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.

Phiếu học tập số 2 Câu 1: Ở trên ta đã biết nội năng là gì và nội năng phụ thuộc vào yếu tố nào Vậy

muốn thay đổi nội năng của vật phải làm thế nào?

Câu 2: Nếu có một khối khí được nhốt trong một xi lanh Hãy làm thay đổi nội năng

của khối khí bằng hai cách?

Câu 3: + Cách nén pít tông để thay đổi thể tích khối khí là cách biến đổi nội năng

bằng cách thực hiện công Đối với vật rắn, ví dụ như tấm kim loại, để thay đổi nộinăng ta thực hiện công bằng cách cọ sát tấm kim loại trên mặt bàn, miếng kim loạinóng lên và nội năng của vật tăng

+ Cách ngâm xilanh vào nước nóng là cách biến đổi nội năng bằng cách truyền nhiệtlượng

Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt; công và nhiệt lượng

Câu 4:Hãy mô tả và nêu tên các hình thức truyền nhiệt trong các hiện tượng vẽ ở

Hình 32.3

Phiếu học tập số 3 Câu 1: Quan sát thí nghiệm hình 32.2 Từ thí nghiệm trên ta thấy: Khi cung cấp

nhiệt lượng cho khối khí thì nội năng của khối khí tăng và khối khí sinh công làmpít tông chuyển động

Trang 3

Nếu như ta vừa cung cấp nhiệt lượng cho khối khí và vừa thực hiện công để ấn píttông xuống thì độ tăng nội năng của khối khí được xác định băng biểu thức toánhọc cụ thể nào?

Câu 2: Kết quả chúng ta vừa tính được chính là biểu thức của nguyên lí I nhiệt

động lực học Nguyên lý I nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn vàchuyển hóa năng lượng vào các hiện tượng nhiệt Hãy phát biểu thành lời biểuthức trên?

Câu 3: Nêu quy ước về dấu của nhiệt lượng và công?

Câu 4: Xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lí I NĐLH cho

các quá trình hệ thu nhiệt lượng để tăng nội năng đồng thời thực hiện công

Câu 5: Các hệ thức sau đây diễn tả những quá trình nào?

a ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = Q khi Q < 0 b ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = A khi A > 0; ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = A

a Hãy biểu diễn đường đẳng tích trong hệ tọa độ p-V?

b Xác định công khi chất khí chuyển từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 (V1 = V2)

c Dựa vào nguyên lí I NĐLH, hãy xác định biểu thức tính độ biến thiên nội năng?

Từ đó đưa ra nhận xét?

Phiếu học tập số 5 Câu 1 Về mùa hè, người ta có thể dùng máy điều hòa nhiệt độ để truyền nhiệt từ

trong phòng ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn trong phòng Hỏiđiều này có vi phạm nguyên lí II NĐLH không? Tại sao?

Câu 2 Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành

công cơ học Hãy chứng minh rằng, cách phát biểu trên không vi phạm định luậtbảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Câu 3 Đọc mục 3 trang 178 SGK.

a Hãy nêu cấu tạo của động cơ nhiệt?

b Viết công thức tính hiệu suất của động cơ nhiệt? Nhận xét về giá trị của hiệu

suất?

Phiếu học tập số 6 Câu 1: Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xi lanh Tính độ biến

thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường cung quanh nhiệt lượng 20J

Trang 4

Câu 2: Một quả bóng khối lượng 100 g rơi từ độ cao 10 m xuống sân và nảy lên

được 7 m Tại sao bóng không nảy lên được đến độ cao ban đầu? Tính độ biếnthiên nội năng của quả bóng, mặt sân và không khí

Câu 3: Người ta cung cấp cho chất khí đựng trong xi lanh một nhiệt lượng 100 J.

Chất khí nở ra đẩy pit-tông lên và thực hiện một công 70 J Hỏi nội năng của khíbiến thiên một lượng bằng bao nhiêu?

- SGK, vở ghi bài, giấy nháp

III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu vềnội

năng và các nguyên lí nhiệt động lực học

a Mục tiêu:

- Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới

b Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên

c Sản phẩm:Sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.

d Tổ chức thực hiện:

Bước thực

hiện

Nội dung các bước

Bước 1 Giáo viên đặt vấn đề: Ta đã học các dạng năng lượng: cơ năng,

điện năng, nhiệt năng Nếu để ý đến bên trong vật, còn có mộtdạng năng lượng khác, đó là nội năng Vậy nội năng là gì? Nóphụ thuộc vào những thông số nào? Có thể biến đổi nội năngđược không?

Giáo viên giới thiệu chương: Nhiệt động lực học nghiên cứu cáchiện tượng nhiệt về mặt năng lượng và biến đổi năng lượng :

- Nội năng và sự biến đổi nội năng

- Nguyên lí I nhiệt động lực học

- Nguyên lí II nhiệt động lực học

Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức

Hoạt động 2.1:Tìm hiểu về nội năng, độ biến thiên nội năng và các cách làm thay

đổi nội năng

a Mục tiêu:

- Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nhiệt động lực học

Trang 5

- Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.

- Nêu được các ví dụ cụ thể về thực hiện công và truyền nhiệt

- Viết được công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra, nêu được tên và đơn

vị các đại lượng có mặt trong công thức

- Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến sự biến đổi nội năng

b Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa

trên gợi ý của giáo viên

2 Độ biến thiên nội năng.

Trong nhiệt động lực học người ta không quan tâm đến nội năng của vật màquan tâm đến độ biến thiên nội năng U của vật, nghĩa là phần nội năng tăngthêm hay giảm bớt đi trong một quá trình

B Các cách làm thay đổi nội năng.

1 Thực hiện công.

Khi thực hiện công lên hệ hoặc cho hệ thực hiện công thì có thể làm thay đổi nộinăng của hệ Trong quá trình thực hiện công thì có sự biến đổi qua lại giữa nộinăng và dạng năng lượng khác

2 Truyền nhiệt.

a) Quá trình truyền nhiệt.

- Khi cho một hệ tiếp xúc với một vật khác hoặc một hệ khác mà nhiệt độ củachúng khác nhau thì nhiệt độ hệ thay đổi và nội năng của hệ thay đổi

- Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công gọi là quá trìnhtruyền nhiệt

- Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng nàysang dạng khác mà chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác

Trang 6

thấy rằng, các khối chất khí đứng yên có thể sinh công nhờ ápsuất gây ra bởi chuyển động của các phân tử và nhờ tương tácgiữa các phân tử Như vậy, các khối khí có năng lượng bên trong.Dạng năng lượng này được gọi là nội năng.

GV chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu họctập số 1

Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm

Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận

- Đại diện 1 nhóm trình bày:

Câu 1: - Vì các phân tử chuyển động hỗn độn và không ngừng

nên có động năng Các phân tử trong hệ cũng tương tác với nhaunên chúng có thế năng

- Nội năng là một dạng năng lượng bên trong của hệ, nó chỉ phụ

thuộc vào trạng thái của hệ Nội năng bao gồm tổng động năngchuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năngtương tác giữa các phân tử đó

- Vì nội năng là một dạng năng lượng nên có đơn vị: Jun (J)

Câu 2: - Khi nhiệt độ thay đổi thì động năng của các phân tử cấu

tạo nên vật thay đổi

- Khi thể tích thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử cấu tạonên vật thay đổi, làm cho thế năng tương tác giữa chúng thay đổi

- N.xét: Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích củavật: U = f(T, V)

Câu 3: Với khí lí tưởng, sự tương tác giữa các phân tử là không

đáng kể, có thể bỏ qua nên chất khí lí tưởng không có thế năng,chỉ có động năng Do đó nội năng khí lí tưởng chỉ phụ thuộcnhiệt độ

- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi

về câu trả lời của nhóm đại diện

Bước 4 GV lưu ý thêm cho HS về độ biến thiên nội năng

GV chuyển giao nhiệm vụ : Yêu cầu HS hoàn thành phiếu họctập số 2

Câu 1: Muốn thay đổi nội năng của vật ta có thể thay đổi nhiệt

độ hoặc thể tích hoặc cả nhiệt độ và thể tích của vật

Câu 2: Cách 1: Nén pít tông để thay đổi thể tích khối khí, thì khi

thả pít tông, pít tông sẽ bị đẩy ra tức nội năng của khối khí tăng

Cách 2: Truyền nhiệt cho khối khí bằng cách ngâm xilanh vào

Trang 7

nước nóng, thì pít tông sẽ dịch chuyển, tức nội năng của khối khítăng.

Câu 3: + So sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt:

Giống: Đều làm cho nội năng thay đổiKhác: Trong quá trình thực hiện công, có sự chuyển hóa từ mộtdạng năng lượng khác (ví dụ cơ năng) sang nội năng Trong khiquá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từdạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật nàysang vật khác

+ So sánh công và nhiệt lượng:

Công là phần năng lượng truyền từ vật này sang vật khác trongquá trình thực hiện công, còn nhiệt lượng là phần nội năng truyền

từ vật này sang vật khác trong quá trình truyền nhiệt

Câu 4:Hình a: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt:

Nhiệt lượng truyền trực tiếp từ than hồng sang thanh sắt

Hình b: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt: Mặt Trời

truyền nhiệt cho Trái Đất nhờ phát ra các tia bức xạ

Hình c: Hình thức truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu: Đèn cồn

truyền nhiệt cho bình nước nhờ sự lưu chuyển của không khínóng

Bước 7 Giáo viên tổng kết hoạt động 2, đánh giá kết quả thực hiện

nhiệm vụ học tập của học sinh

- Vận dụng được nguyên lí thứ nhất của NĐLH vào quá trình đẳng tích của khí lí tưởng để viết và nêu ý nghĩa vật lí của biểu thức của nguyên lí này cho quá trình đó

c Sản phẩm:

C Nguyên lí I nhiệt động lực học.

Trang 8

1 Phát biểu nguyên lí.

Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhậnđược

U = A + Q

- Qui ước dấu: U > 0: nội năng tăng; U < 0: nội năng giảm

A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ thực hiện công

Q > 0: hệ nhận nhiệt; Q < 0: hệ truyền nhiệt

Độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được Quá trình đẳng tích

là quá trình tuyền nhiệt

d Tổ chức thực hiện:

Bước thực

hiện

Bước 1 Giáo viên trình chiếu thí nghiệm hình 32.2 và hoàn thành phiếu

học tập số 3

Câu 1: AD định luật bảo toàn năng lượng, ta có độ tăng nội năng

của hệ bằng tổng nhiệt lượng Q và công A mà hệ nhận được:

U = Q + A (1)

Câu 2: Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiệt

lượng và công mà hệ nhận được

Câu 3: Qui ước dấu: U > 0: nội năng tăng; U < 0: nội năng

giảm

A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ thực hiệncông

Q > 0: hệ nhận nhiệt; Q < 0: hệ truyền nhiệt

Câu 4: Hệ thức của nguyên lí I: ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = A + Q

Với: Q > 0 vì hệ thu nhiệt lượng;

A < 0 vì hệ thực hiện công;

ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U > 0 vì nội năng của hệ tăng

Câu 5:a ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = Q khi Q > 0: vật nhận nhiệt để làm tăng nội năng.

Q < 0: vật tỏa nhiệt làm giảm nội năng

b ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = A khi A > 0: vật nhận công để làm tăng nội năng.

A < 0: vật thực hiện công làm giảm nội năng

Trang 9

Q<0 Q>0

c ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = Q + A khi Q > 0 và A < 0: quá trình truyền nhiệt và thực

hiện công : thu nhiệt và sinh công

d ΔU = Q khi Q > 0; ΔU = Q khi Q < 0.U = Q + A khi Q > 0 và A > 0: quá trình truyền nhiệt và thực

hiện công : thu nhiệt và nhận công

Bước 4 GV lưu ý thêm về dấu của nhiệt lượng và công thông qua sơ đồ

cho HS:

Có thể dùng nguyên lí I NĐLH để tìm hiểu về sự truyền vàchuyển hóa năng lượng, trong các quá trình biến đổi trạng tháicủa chất khí

GV yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 4

a Biểu diễn đường đẳng tích

b Với quá trình đẳng tích, thể tích không đổi 

không sinh công A = 0

c Độ biến thiên nội năng: U = Q

 Độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được.Quá trình đẳng tích là quá trình tuyền nhiệt

Bước 7 Giáo viên tổng kết hoạt động 3 và chính xác hóa nội dung của

c Sản phẩm:

D Nguyên lí II nhiệt động lực học.

1 Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch: (Đọc thêm)

Trang 10

2 Nguyên lí II nhiệt dộng lực học.

a Cách phát biểu của Clau-di-út.

Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn

b Cách phát biểu của Các-nô.

Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơhọc

3 Vận dụng.

- Nguyên lí II nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trongđời sống và kỹ thuật

- Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt :

- Mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là :

+ Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng (Q1)

+ Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công (A) gọi là tácnhân và các thiết bị phát động

+ Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân toả ra (Q2)

- Hiệu suất của động cơ nhiệt : H = 1

Bước 1 GV đưa ra mô hình động cơ nhiệt, mô hình hai vật 1 nóng – 1

lạnh đặt gần nhau và đặt vấn đề:

- Trong động cơ nhiệt ta nhận thấy, nếu biến đổi toàn bộ nhiệtlượng nhận được từ nguồn nóng thành công thì ta có thể chế tạođược một “động cơ vĩnh cữu” gọi là động cơ vĩnh cữu loại II.Tuy nhiên, điều này là không thể thực hiện được

- Khi hai vật nóng – lạnh đặt gần nhau, thì nhiệt luôn tự truyền từvật nóng hơn sang vật lạnh hơn Còn quá trình ngược lại khôngthể “tự” xảy ra

Hai điều này được thể hiện qua nội dung nguyên lí II NĐLH

GV yêu cầu HS đọc mục 2 trang 178 SGK và nêu hai cách phátbiểu nguyên lí II

a Cách phát biểu của Clau-di-út.

Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn

b Cách phát biểu của Các-nô.

Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	135,72 KB