Báo cáo biện pháp Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS phần Nhiệt học

Nội dung text: Báo cáo biện pháp Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS phần Nhiệt học

1. Trang 1/11 PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong giai đoạn đổi mới của đất nước, Đảng ta chủ trương đẩy mạnh hơn nữa công tác giáo dục, và coi đây là một trong những yếu tố đầu tiên, yếu tố quan trọng góp phần phát triển kinh tế - xã hội. Mục tiêu của giáo dục là: “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực và bồi dưỡng nhân tài”. Bồi dưỡng nhân tài cho đất nước là một trong những nhiệm vụ của ngành giáo dục, xem trọng “hiền tài là nguyên khí của quốc gia” công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THCS hiện nay đã được tổ chức thực hiện trong nhưng năm qua. Bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ then chốt trong mỗi nhà trường, là thành quả để tạo lòng tin với phụ huynh và là cơ sở tốt để xã hội hoá giáo dục. Qua nhiều năm giảng dạy bộ môn tại trường THCS Ngọc Lâm, tôi cũng đã thu được một số kết quả trong công tác ôn học sinh giỏi, đã có các học sinh đạt giải nhì, giải ba và giải khuyến khích cấp Thành phố qua các năm bồi dưỡng. Với mong muốn công tác ôn luyện này đạt kết quả tốt, thường xuyên và khoa học hơn, góp phần hoàn thành mục tiêu giáo dục, nâng cao chất lượng giáo dục của địa phương, tôi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm năm học này là: “ Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS- Phần: Nhiệt học”. SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học
2. Trang 3/11 - Nhiệt lượng tỏa ra và thu của các chất khi chuyển thể: + Sự nóng chảy - Đông đặc: Q = mλ (λ là nhiệt nóng chảy) + Sự hóa hơi - Ngưng tụ: Q = mL (L là nhiệt hóa hơi) - Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua: Q = I2Rt 3/ Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa ra = Qthu vào 4/ Hiệu suất của động cơ nhiệt: Q H = ích 100% Qtp 5/ Một số biểu thức liên quan: - Khối lượng riêng: D = m V - Trọng lượng riêng: d = P V - Biểu thức liên hệ giữa khối lượng và trọng lượng: P = 10m - Biểu thức liên hệ giữa khối lượng riêng và trọng lượng riêng: d = 10D IV. CÁC DẠNG BÀI TẬP HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ – PHẦN: NHIỆT HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI VỚI TỪNG DẠNG 1. Dạng 1: Bài tập áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để tìm các yếu tố cơ bản Với dạng bài tập này, học sinh cần nắm vững lý thuyết học trên lớp về công thức tính nhiệt lượng, phương trình cân bằng nhiệt, áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để giải các bài tập. Đây là dạng bài đơn giản nhất khi dạy học sinh giỏi phần Nhiệt học. Để học sinh nắm vứng và làm tốt từ những bài tập cơ bản, giáo viên cần hướng dẫn học sinh nắm vững các bước giải bài tập vật lý: - Bước1: Đọc đề bài, vẽ hình (nếu có) - Bước 2: Phân tích đề bài: phân tích giả thiết, kết luận của bài toán, những đại lượng vật lý nào đã có, chưa có. Ghi những dữ liệu bài toán cho lên sơ đồ . - Bước 3:Phương pháp giải:  Vận dụng hệ thống công thức cho phù hợp  Tìm hiểu cách giải theo sơ đồ sau:  Trình bày bài làm : Có lời giải cho mỗi công thức, thế số, ghi đơn vị Ví dụ : Một thỏi đồng 450g được nung nóng đến 230 0C rồi thả vào trong một chậu nhôm 0 khối lượng 200g chứa nước cùng có nhiệt độ t 2 = 25 C. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ t = 300C. Tìm khối lượng nước trong chậu? Biết nhiệt dung riêng của đồng, nhôm, nước lần lượt là: 380J/kg.K, 880J/kg.K, 4200J/kg.K. Bài làm: Tóm tắt: - Nhiệt lượng của thỏi đồng tỏa ra để giảm nhiệt độ từ 0 0 mCu = m1 = 450g = 0.45kg; 230 C xuống 30 C: 0 t1 = 230 C Q1 = m1.c1 .∆t1 = m1.c1.(t1-t)=0,45.380.(230-30) = 34200 (J) 0 mAl = m2 = 200g = 0,2kg; - Nhiệt lượng chậu nhôm thu vào để tăng nhiệt độ từ 25 C 0 0 t2 = t3 = 25 C đến 30 C là: SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học
3. Trang 5/11 - Thay m2 vào pt (1) ta được: (1) m1 = 0,14 - 0,12 = 0,02 (Kg) Vậy ta phải pha trộn là 0,02Kg nước vào 0,12Kg. rượu để thu được hỗn hợp nặng 0,14Kg ở 360C. Bài tập củng cố Bài 1: Phải trộn bao nhiêu nước ở nhiệt độ 80 0C vào nước ở 20 0C để được 90Kg nước ở 600C. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200/kg.K. Bài 2: Một nhiệt lượng kế khối lượng m 1 = 100g, chứa m2 = 500g nước cùng ở nhiệt độ 0 t1= 15 C. Người ta thả vào đó m = 150g hỗn hợp bột nhôm và thiếc được nung nóng tới t 2 = 1000C. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là t = 170C. Tính khối lượng nhôm và thiếc có trong hỗn hợp. Nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế, của nước, nhôm, thiếc lần lượt là : C1 = 460J/kg.K ; C2 = 4200J/kg.K ; C3 = 900J/kg.K ; C4 =230J/kg.K. Dạng 3 : Bài toán về đổ chất lỏng nhiều lần Ví dụ : Có hai bình cách nhiệt, bình thứ nhất chứa 2Kg nước ở 20 0C, bình thứ hai chứa 4Kg nước ở 600C. Người ta rót một ca nước từ bình 1 vào bình 2. Khi bình 2 đã cân bằng nhiệt thì người ta lại rót một ca nước từ bình 2 sang bình 1 để lượng nước trong hai bình như lúc đầu. Nhiệt độ ở bình 1 sau khi cân bằng là 21,950C. a/ Xác định lượng nước đã rót ở mỗi lần và nhiệt độ cân bằng ở bình 2. b/ Nếu tiếp tục thực hiện lần thứ hai, tìm nhiệt độ cân bằng ở mỗi bình. Hướng dẫn giải: a/ Giả sử khi rót lượng nước m từ bình 1 sang bình 2, nhiệt độ cân bằng của bình 2 là t nên ta có phương trình cân bằng: m.(t - t1) = m2.(t2 - t) (1) Tương tự lần rót tiếp theo nhiệt độ cân bằng ở bình 1 là t' = 21,95 0C và lượng nước trong bình 1 lúc này chỉ còn (m1 - m) nên ta có phương trình cân bằng: m.(t - t') = (m1 - m).(t' - t1) (2) Từ (1) và (2) ta có pt sau: m2.(t2 - t) = m1.(t' - t1) m t t' t t 2 2 1 (3) m2 Thay (3) vào (2) tính toán ta rút phương trình sau: m .m t' t m 1 2 1 (4) m2 t2 t1 m1 t' t1 Thay số vào (3) và (4) ta tìm được: t = 590C và m = 0,1 Kg. b/ Lúc này nhiệt độ của bình 1 và bình 2 lần lượt là 21,95 0C và 590C bây giờ ta thực hiện rót 0,1Kg nước từ bình 1 sang bình 2 thì ta có thể viết được phương trình sau: m.(T2 - t') = m2.(t - T2) m1t' m2t 0 T2 58,12 C m m2 Bây giờ ta tiếp tục rơt từ bình 2 sang bình 1 ta cũng dễ dàng viết được phương trình sau: m.(T1 - T2) = (m1 - m).(t - T1) mT2 (m1 m)t' 0 T1 23,76 C m1 Bài tập củng cố SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học
4. Trang 7/11 Do nước đá tan không hết nên nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là 00C. Nhiệt lượng mà m' (Kg) nước đá thu vào để nóng chảy: Q' = m'λ = 51000 (J) Nhiệt lượng do m'' Kg nước và xô nhôm tỏa ra để giảm xuống từ 200C đến 00C Q" = (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q" = Q' + Q1 hay: (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) = 51000 + 3600 m" = 0,629 (Kg) Bài tập củng cố Bài 1: Một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 200g đựng 1,6 Kg nước ở 80 0C, người ta thả 1,6Kg nước đá ở -100C vào nhiệt lượng kế. a/ Nước đá có tan hết không? b/ Nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế là bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng của đồng 380J/kg.K; của nước đá là 2100J/kg.K; của nước là 4190J/kg.K; Nhiệt nóng chảy của nước đá là 336.103 J/Kg. Bài 2: Người ta bỏ một cục nước đá có khối lượng 100g vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 125g, thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế và nước đá là -20 0C. Hỏi cần phải thêm vào nhiệt lượng kế bao nhiêu nước ở 200C để làm tan được một nửa lượng nước đá trên? Cho biết nhiệt dung riêng của đồng 380J/kg.K; của nước đá là 2100J/kg.K; của nước là 4200J/kg.K; Nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.105 J/Kg. Bài 3: Để xác định nhiệt hóa hơi của nước người ta thực hiện thí nghiệm như sau: Lấy 0,02kg hơi nước ở 1000C cho ngưng tụ trong ống nhiệt lượng kế chứa 0,35kg nước ở 100C. Nhiệt độ cuối cùng đo được là 42 0C. Hãy dựa vào các số liệu trên tính lại nhiệt hóa hơi của nước. Dạng 5: Bài tập về điện – nhiệt Ví dụ 1: Bếp điện có ghi 220V-800W được nối với hiệu điện thế 220V được dùng để đun sôi 2lít nước ở 20 0C. Biết hiệu suất của bếp H = 80% và nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. a/ Tính thời gian đun sôi nước và điện năng tiêu thụ của bếp ra Kwh. b/ Biết cuộn dây có đường kính d = 0,2mm, điện trở suất 5.10 7 m được quấn trên một lõi bằng sứ cách điện hình trụ tròn có đường kính D = 2cm. Tính số vòng dây của bếp điện trên. Hướng dẫn giải: a/ Gọi Q là nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên từ 200C đến 1000: Q = m.C.∆t Gọi Q' là nhiệt lượng do dòng điện tỏa ra trên dây đốt nóng Q' = R.I2.t = P. t Theo bài ra ta có: Q m.C. t m.C. t H t 1050 s Q' P.t P.H Điện năng tiêu thụ của bếp: A = P. t = 233,33 (Wh) = 0,233 (Kwh) b/ Điện trở của dây: SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học
5. Trang 9/11 V. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Sau các buổi dạy ôn học sinh giỏi, với các dạng bài được phân chia rõ ràng và hướng dẫn cách giải cụ thể chi tiết, các em học sinh đã nắm vững phương pháp giải cho các bài tập khó phần Nhiệt học. Việc các em học sinh nắm vững phần Nhiệt học này đã góp phần không nhỏ vào kết quả thi học sinh giỏi và thi vào các trường THPT chuyên của nhà trường. Kết quả cụ thể đối với thành tích thi học sinh giỏi thành phố môn Vật lý của nhà trường: Năm học Năm học Năm học Năm học Năm học 2015-2016 2016-2017 2017-2018 2018-2019 2019-2020 - 4 HSG cấp - 6 HSG cấp - 3 HSG cấp - 3 HSG cấp - 4 HSG cấp Quận Quận Quận Quận Quận - 1 giải nhì TP - 1 giải KK TP - 1 giải KK TP - 1 HS đi thi TP - 1 giải ba TP - 1 giải KK TP - 2 HS đỗ các - 1 HS đỗ các - 1 giải KK TP - 3 HS đỗ các trường chuyên trường chuyên trường chuyên SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học
6. Trang 11/11 Tài liệu tham khảo - Phương pháp giảng dạy vật lí. - NXB Giáo dục. - SGV Vật lí 8. - NXB Giáo dục. - SGK Vật lí 8. - NXB Giáo dục. - Hường dẫn làm bài tập và ôn tập vật lí 8. - NXB Giáo dục. - Bài tập Vật lí THCS. - NXB Đại học Quốc gia TP HCM - Bài tập Vật lí chọn lọc dành cho học sinh THCS - PTS Vũ Thanh Khiết - PTS Vũ Thị Oanh - Nguyễn Phúc Thuần. - Phương pháp giải bài tập vật lí THCS - Nguyễn Thanh Hải (dùng cho học sinh khối lớp 8) - NXB Giáo dục - 400 bài tập Vật lý 8 - Phan Hoàng Văn - NXB Đại học Quốc gia TP HCM SKKN: Phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý THCS – Phần: Nhiệt học