Báo cáo biện pháp Rèn kỹ năng giải bài tập nhiệt học cho học sinh lớp 8

Nội dung text: Báo cáo biện pháp Rèn kỹ năng giải bài tập nhiệt học cho học sinh lớp 8

1. UBND HUYỆN GIA LÂM PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO MÃ SKKN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP NHIỆT HỌC CHO HỌC SINH LỚP 8 Môn: Vật lý Cấp học: THCS NĂM HỌC 2015-2016
2. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Vật lí học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật quan trọng. Sự phát triển của khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật. Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức Vật lí có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Môn Vật lí có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của trường THCS. Chương trình Vật lí THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức Vật lí cơ bản phổ thông và thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở học sinh các năng lực nhận thức và các phẩm chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đã đề ra. Việc giảng dạy Vật lí có những khả năng to lớn, góp phần hình thành và rèn luyện cho học sinh cách thức tư duy và làm việc khoa học, cũng như góp phần giáo dục ý thức, thái độ, trách nhiệm đối với cuộc sống, gia đình, xã hội và môi trường. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lí thường là những vấn đề không phức tạp, có thể giải quyết được bằng những suy luận logic, bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc Vật lí, phương pháp Vật lí đã quy định trong chương trình học. Tuy vậy, bài tập Vật lí lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí. Bài tập Vật lí là hình thức củng cố, ôn tập mở rộng hoặc đi sâu vào các trường hợp riêng lẻ của định luật mà nhiều khi nếu nhắc lại nhiều lần ở phần lí thuyết có thể làm cho học sinh nhàm chán. Bài tập Vật lí giúp học sinh hiểu, khắc sâu thêm phần lí thuyết và đặc biệt giúp học sinh có phương pháp giải bài tập. Bài tập phần Nhiệt học ở lớp 8 cũng không nằm ngoài ý nghĩa đó. Tuy nhiên, qua nhiều năm giảng dạy Vật lí 8 tôi nhận thấy học sinh còn gặp nhiều khó khăn, lúng túng khi giải loại bài tập này. Các em chưa tự lực và chưa chủ động mỗi khi gặp bài toán Nhiệt học. Trong khi đó, bài tập Nhiệt học là một phần quan trọng trong chương trình Vật lí 8. Nếu các em không làm tốt bài toán Nhiệt học sẽ ảnh hưởng phần nào đến chất lượng dạy và học. Xuất phát từ những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài: Rèn kĩ năng giải bài tập Nhiệt học cho học sinh lớp 8 - Đây chỉ là một vài kinh nghiệm nhỏ mà tôi muốn trao đổi cùng bạn bè và đồng nghiệp. 2/19
3. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN. 1. Kí hiệu và đơn vị của các đại lượng học sinh cần nắm vững: Khối lượng: m (kg). 0 Nhiệt độ ban đầu: t1 ( C hoặc K). 0 Nhiệt độ cuối: t2 ( C hoặc K). 0 Độ tăng nhiệt độ: t = t2 - t1 ( C hoặc K). Nhiệt dung riêng: c (J/kg.K). Nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra: Q (J). 2. Các khái niệm, công thức học sinh cần nắm vững: a) Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên phụ thuộc ba yếu tố: - Khối lượng của vật (m) - Độ tăng nhiệt độ của vật ( t). - Nhiệt dung riêng của chất làm vật (c). b) Công thức tính nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Q = m.c. t c) Nguyên lý truyền nhiệt: Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì: - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. - Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại. - Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào. d) Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa ra = Qthu vào Trong đó: Nhiệt lượng tỏa ra cũng được tính bằng công thức Q = m.c. t, nhưng t = t1 - t2 với t1 là nhiệt độ ban đầu và t 2 là nhiệt độ cuối trong quá trình truyền nhiệt. II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ. 1. Khó khăn khách quan: - Hiểu biết về nhiệt của các em còn hạn chế nên tiếp thu bài chậm, lúng túng từ đó không nắm vững kiến thức. - Đa số các em chưa có phương pháp học lý thuyết và chưa có phương pháp giải một bài tập Vật lý. - Kiến thức Toán học của các em còn hạn chế nên chưa tính toán nhanh và chính xác mặc dù có thể các em đã học thuộc công thức. 4/19
4. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 250C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau. *GV hướng dẫn học sinh phân tích đề bài: - Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài rồi hỏi: +) Theo đề bài, vật nào tỏa nhiệt? Vật nào thu nhiệt? ( Quả cầu nhôm là vật tỏa nhiệt và nước là vật thu nhiệt) +) Bài toán cho biết những đại lượng nào? Nhiệt độ ban đầu của vật tỏa nhiệt và vật thu nhiệt là bao nhiêu? Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là bao nhiêu? (Nhiệt độ ban đầu của quả cầu nhôm là 100 0C và của nước là 200C; nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 250C ) +) Cần phải tìm đại lượng nào? (Cần tìm khối lượng nước m2) - Yêu cầu học sinh tóm tắt đề bài: Vật tỏa nhiệt ( Nhôm) Vật thu nhiệt (Nước) m1 = 0,15kg m2 c1 = 880J/kg.K c2 = 4200 J/kg.K 0 0 t1 = 100 C t2 = 20 C t = 250C t = 250C m2 = ? *GV hướng dẫn học sinh giải bài: Lưu ý cho học sinh là tốt nhất tiến hành giải bằng các phương trình chữ trước, sau đó thu gọn phương trình chữ rồi mới thay số và tìm kết quả. Tuy nhiên với đối tượng học sinh là các em có học lực trung bình - yếu thì việc giải các phương trình chữ sẽ khiến các em rất ngại và cảm thấy khó khăn khi giải bài tập nên GV có thể cho các em thay số ngay vào các phương trình chữ. Điều đó sẽ gây hứng thú cho các em hơn khi giải loại bài tập này. + Yêu cầu tính nhiệt lượng tỏa ra: Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra là: Q1 = m1.c1. t1 = m1.c1.(t1 - t) = 0,15. 880. (100-25) = 9900 (J) + Yêu cầu tính nhiệt lượng thu vào: Nhiệt lượng nước thu vào là: Q2 = m2.c2. t2 = m2.c2.(t - t2) 6/19
5. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 +) Dựa vào tóm tắt thì sẽ tính được kết quả cụ thể nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào? Đại lượng chứa ẩn là nhiệt lượng vật tỏa ra hay thu vào? (Tính được kết quả của nhiệt lượng thu vào; đại lượng chứa ẩn là nhiệt lượng vật tỏa ra) +) Tính được m1 bằng cách nào? (Tính nhiệt lượng tỏa ra Q1 thông qua tính nhiệt lượng thu vào Q2 rồi từ đó tính được m1) - Gọi 1 học sinh giải bài: Nhiệt lượng miếng nhôm tỏa ra là: Q1 = m1.c1. t1 = m1.c1.(t1 - t) = m1. 880. (100-25) = 66000. m1 (J) Nhiệt lượng nước thu vào là: Q2 = m2.c2. t2 = m2.c2.(t - t2) = 0,7. 4200. (25-20) = 14700 (J) Khi có cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 66000. m1 = 14700 14700 m1 = 66000 m1 = 0,22 (kg) Vậy khối lượng nước là 0,22kg *Bài tập tự luyện: Bài 1: Thả một miếng đồng có khối lượng 400g đã được đun nóng tới 80 0C vào một cốc nước ở 15 0C . Sau một thời gian, nhiệt độ của miếng đồng và của nước đều bằng 180C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có đồng và nước truyền nhiệt cho nhau. Bài 2: Người ta pha một lượng nước ở 750C vào bình chứa 8 lít nước đang có nhiệt độ 240C. Nhiệt độ cuối cùng khi có cân bằng nhiệt là 360C. Tính lượng nước đã pha thêm vào bình. b) Dạng 2: Tìm nhiệt dung riêng của chất làm vật. Ví dụ 1: (C3 -SGK - trang 89) 8/19
6. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 = m2.c2.(t - t2) = 0,5. 4190. (20-13) = 14665 (J) Khi có cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 32. c1 = 14665 14665 c1 = 32 c1 = 458,28 (J/kg.K) Vậy nhiệt dung riêng của kim loại là 458,28J/kg.K + Khi học sinh kết luận bài toán, GV cho học sinh biện luận kết quả bằng việc hỏi: Kết quả này có phù hợp với nhiệt dung riêng của kim loại nào trong bảng 24.4- SGK trang 86 hay không? Kết quả này phù hợp với nhiệt dung riêng của thép. Ví dụ 2: (Bài 25.3 - SBT - trang 67) Một học sinh thả 300g chì ở 100 0C vào 250g nước ở 58,50C làm cho nước nóng lên tới 60 0C. Tính nhiệt lượng nước thu vào và nhiệt dung riêng của chì. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K. *GV hướng dẫn học sinh phân tích đề bài: +) Nhiệt độ ban đầu của vật tỏa nhiệt và vật thu nhiệt là bao nhiêu? Nhiệt độ cuối của nước là bao nhiêu và của chì là bào nhiêu? Tại sao biết? (Nhiệt độ ban đầu của chì là 100 0C và của nước là 58,5 0C; nhiệt độ cuối của nước và cũng là nhiệt độ cuối của chì là 60 0C - đó chính là nhiệt độ khi cân bằng nhiệt- theo nguyên lí truyền nhiệt) - Học sinh tóm tắt đề bài: Vật tỏa nhiệt (Chì) Vật thu nhiệt (Nước) m1 = 300g = 0,3kg m2 = 250g = 0,25kg c1 c2 = 4190 J/kg.K 0 0 t1 = 100 C t2 = 58,5 C t = 600C t = 600C Q2 = ?, c1 = ? *GV hướng dẫn học sinh giải bài: +) Có tính được nhiệt lượng thu vào không? Tại sao? (Tính được ngay nhiệt lượng nước thu vào. Vì tất các các đại lượng của vật thu nhiệt đề bài đã cho biết) +) Tính được c1 bằng cách nào? 10/19
7. §Ò tµi: RÌn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp NhiÖt häc cho häc sinh líp 8 Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80 0C xuống 20 0C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ? *GV hướng dẫn học sinh phân tích đề bài: +) Theo đề bài, vật nào tỏa nhiệt? Vật nào thu nhiệt? (Miếng đồng là vật tỏa nhiệt và nước là vật thu nhiệt) +) Nhiệt độ ban đầu của vật tỏa nhiệt và vật thu nhiệt là bao nhiêu? Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là bao nhiêu? Tại sao biết? (Nhiệt độ ban đầu của miếng đồng là 80 0C và của nước chưa biết nhiệt độ ban đầu; nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 200C - đó chính là nhiệt độ cuối của miếng đồng) +) Cần phải tìm nhiệt độ ban đầu của nước t2 hay độ tăng nhiệt độ t2? (Cần tìm độ tăng nhiệt độ của nước t2) - Học sinh tóm tắt đề bài: Vật tỏa nhiệt (Đồng) Vật thu nhiệt (Nước) m1 = 0,5kg m2 = 500g = 0,5kg c1 = 380 J/kg.K c2 = 4200 J/kg.K 0 t1 = 80 C t2 t = 200C t = 200C Q2 = ?, t2 = ? *GV hướng dẫn học sinh giải bài: +) Khi tính toán nên để ẩn là gì? Tại sao? (Nên để ẩn là t2 trong khi tính nhiệt lượng thu vào vì đó là đại lượng cần tìm) +) Tính bằng cách nào? (Tính Q2 thông qua tính Q1 rồi giải phương trình chứa ẩn t2) - Học sinh giải bài: Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra là: Q1 = m1.c1. t1 = m1.c1.(t1 - t) = 0,5. 380. (80-20) = 11400 (J) Nhiệt lượng nước thu vào là: Q2 = m2.c2. t2 = 0,5. 4200. t2 = 2100. t2 (J) Khi có cân bằng nhiệt: 12/19