SKKN Phương pháp giải bài tập phần Nhiệt học - Năm học 2018-2019 - Trường THCS Định Mỹ

Nội dung text: SKKN Phương pháp giải bài tập phần Nhiệt học - Năm học 2018-2019 - Trường THCS Định Mỹ

1. ? Nhiệt lượng để đun sôi ấm nước được tính như thế nào. Giáo viên chốt lại : Bài toán trên có hai đối tượng tham gia thu nhiệt là 0,5kg nhôm ở 25°C và 2 lít nước ở 25°C. Vậy nhiệt lượng để đun sôi ấm nước bằng nhiệt lượng cung cấp cho nước để nó tăng từ 25°C đến 100°C và nhiệt lượng cung cấp cho ấm nhôm để nó tăng từ 25°C đến 100°C. Từ phân tích trên ta có lời giải sau : Tóm tắt m1 = 0,5kg Bài giải m2 = 2kg Nhiệt lượng cần để đun 0,5 kg nhôm từ 25°C đến 100°C là c1 = 880J/kg.K Q1 = m1.c1. t = 0,5.880. (100 – 25) = 33000(J) c2 = 4200J/kg.K Nhiệt lượng cần để đun 2 kg nước từ 25°C đến 100°C là Q = ? Q2 = m2.c2. t = 2.4200.(100 – 25) = 604800 (J) Nhiệt lượng cần để đun sôi ấm nước là Q = Q1+ Q2 = 33000 + 604800 = 637800 (J) Cách giải : Bước 1: Phân tích tìm các đối tượng thu nhiệt Bước 2: Dùng công thức Q = m.c. t để tính nhiệt lượng theo yêu cầu của bài. Chú ý phải đổi đơn vị (nếu cần). Dạng 2: Bài tập có cả quá trình thu nhiệt và quá trình toả nhiệt. Bài tập1 : Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80°C xuống 20°C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ ? Phân tích bài toán ? Bài toán trên có mấy đối tượng tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt. ? Đối tượng nào thu nhiệt, đối tượng nào toả nhiệt. 7
2. Cách giải : - Bước 1: Phân tích đề bài tìm đối tượng toả nhiệt, đối tượng thu nhiệt. - Bước 2: Dùng công thức tính nhiệt lượng để tính nhiệt lượng toả ra, nhiệt lượng thu vào. - Bước 3: Dùng phương trình cân bằng nhiệt Qtoả ra = Qthu vào để tính đại lượng chưa biết theo yêu cầu của đề bài. Dạng 3: Bài tập có liên quan đến hiệu suất.(Bài đọc thêm nhưng cũng phải nói với đối tượng học sinh giỏi) Bài tập 1: Người ta dùng bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 20°C đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra làm nóng nước và ấm. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, của nhôm là 880J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 46.106J/kg. Phân tích bài toán ? Bài toán trên có mấy đối tượng tham gia vào quá trình truyền nhiệt. ? Những đối tượng nào thu nhiệt, tỏa nhiệt. ? Nhiệt lượng nào là nhiệt lượng có ích. ? Nhiệt lượng nào là nhiệt lượng toàn phần. ? Hiệu suất của bếp bằng bao nhiêu. ? Để tính được khối lượng của dầu hỏa thì phải tính được được đại lượng nào. Giáo viên chốt lại: Bài tập này có : - Hai đối tượng thu nhiệt đó là nước và ấm nhôm - Một đối tượng tỏa nhiệt đó là bếp dầu hỏa - Nhiệt lượng có ích là nhiệt lượng làm nóng nước và ấm - Nhiệt lượng toàn phần do dầu hỏa bị đốt cháy tỏa ra - Hiệu suất của bếp bằng 30% có nghĩa là 30% nhiệt lượng bếp tỏa ra biến thành nhiệt lượng có ích. 9
3. c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá hơi của nước là L = 2,3.106J/kgc1 Phân tích bài toán: - Trong bài tập nước đá trải qua các giai đoạn sau: + Nước đá từ -150C lên 00C + Nước đá nóng chảy thành nước ở 00C + Nước từ 00C lên 1000C + Nước hoá thành hơi hoàn toàn ở 1000C - Từ sự phân tích trên ta có lời giải sau: + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá ở -150C tăng nên 00C là: 5 Q1 = m. c1. t = 0,5.1800.15 = 13500J =0,135.10 J + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá ở 0 0C nóng chảy hoàn toàn là: 5 5 Q2 = m.  = 0,5.3,4.10 = 1,7.10 J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 00C tăng lên 1000C là: 5 Q3 = m.c2. t = 0,5.4200.100 = 2,1.10 J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 100 0C hoá thành hơi hoàn toàn là: 6 5 Q4 = m.L = 0,5.2,3.10 = 11,5.10 J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở -150C hoà thành hơi hoàn toàn là: 5 5 5 5 5 Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 = 0,135.10 J + 1,7.10 J + 2,1.10 J + 11,5.10 J = 15,435.10 J Cách giải: Bước 1: Phân tích đề bài tìm các giai đoạn thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt của đối tượng. Bước 2: 11
4. m1 + m2 = 25 (1) + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá từ -500C tăng lên 00C là: Q1 = m1.c1. t = m1.1800.50 = 90000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá ở 00C nóng chảy hoàn toàn là: 5 Q2 = m1  = m1.3,4.10 = 340000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để m1kg nước ở 00C tăng nên 250C là: Q3 = m1.c2. t = m1.4200.25 = 105000.m1 + Nhiệt lượng thu vào của cục nước đá là: Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 90000.m1 + 340000.m1 + 105000.m1 = 535000.m1 + Nhiệt lượng toả ra của m2 kg nước từ 600C hạ xuống 250C là: Qtoả = m2.c2.  t = m2.4200.35 = 147000.m2 + Theo phương trình Cân bằng nhiệt ta được: Qtoả = Qthu 147000.m2 = 535000.m1 147.m2 = 535.m1 (2) Từ (1)  m1 = 25 - m2 thay vào (2) ta được 147.m2 = 535.(25-m2) 147.m2 = 13375 - 535.m2 682.m2 = 13375 m2 = 19,6kg m1 = 25 - 19,6 = 5,4kg - Vậy khối lượng cục nước đá là: 5,4kg, khối lượng nước là: 19,6kg Cách giải: Bước 1: - Xác định các đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt - Xác định xem từng đối tượng trải qua mấy quá trình - Xác định đối tượng toả nhiệt, đối tựơng thu nhiệt Bước 2: 13
5. Qtoả = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J + Nhiệt lượng thu vào của nước đá tăng từ t0c nên 00C là: Qthu = m1.c1. t = 0,4.1800.(-t) = - 720.t + Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qtoả = Qthu .  .24400 = -720.t t = 24400:(-720) = - 340C Vậy nhiệt độ ban đầu của nước đá là: -340C Bài 2: Dùng một bếp điện để đun nóng một nồi đựng 1kg nước đá (đã đập vụn) ở - 200C sau 1 phút thì thì nước đá bắt đầu nóng chảy. a. Sau bao lâu thì nước đá nóng chảy hết? b. Sau bao lâu nước đá bắt đầu sôi? c. Tìm nhiệt lượng mà bếp tỏa ra từ đầu nước bắt đầu sôi, biết rằng hiệu suất đun nóng nồi là 60% Biết: Cnđ = 2100J/kg.K  = 336000J/kg; Cn = 4200J/kg.K và quá trình thu nhiệt đều đặn. Phân tích bài toán: Bước 1: Bài toán có ba giai đoạn nước đá thu nhiệt: + Nước đá từ: -200C + Nước đá nóng chảy hết. + Nước bắt đầu sôi. Q Vì quá trình troa đổi nhiệt ( thu hoạc tỏa nhiệt ) xãy ra đều đặn có nghĩa là: t không đổi. 15
6. Bài tập tự giải: Bài 1: Một quả cầu nhôm có khối lượng 0,105kg được đun nóng tới 142 oC rồi thả vào chậu nước ở nhiệt độ 20 oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của cả hệ thống là 42oC. Xem như nhiệt lượng chỉ truyền lẫn cho nhau. Xác định khối lượng của nước. Bài 2: Có 60kg nước ở nhiệt 100 oC, phải đổ thêm vào bao nhiêu kg nước lạnh (ở nhiệt độ 20oC) để có nước ở nhiệt độ 50oC. Bài 3: Một thỏi đồng có khối lượng 450g được đun nóng đến 230 oC rồi được thả vào chậu nhôm có khối lượng 200g đựng nước ở nhiệt độ 25oC. Khi cân bằng nhiệt nhiệt độ cuối cùng của hệ là 30oC. Tính khối lượng nước đựng trong chậu. Bài 4: Thả một quả cầu bằng thép có khối lượng m 1 = 2kg được nung nóng tới 0 0 nhiệt độ 600 C vào hỗn hợp nước và nước đá ở 0 C. Hỗn hợp có khối lượng là m 2 = 2kg. Tính khối lượng nước đá có trong hỗn hợp. Biết nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp 0 là 50 C, nhiệt dung riêng của thép, của nước là C1 = 460J/kg.K, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105J/kg Các em học sinh giỏi giải được các bài tập nhiệt học như vậy là đã đạt được mục tiêu mà tôi đặt ra khi viết sáng kiến này. IV. Hiệu quả đạt được Qua kết quả nghiên cứu và giảng dạy tôi nhận thấy : - Học sinh rèn được phương pháp tự học, tự phát hiện vấn đề, biết nhận dạng một số bài toán, nắm vững cách giải. Kĩ năng trình bày một bài toán khoa học, rõ ràng. - Đa số các em đã yêu thích giờ học Vật lí, nhiều học sinh tích cực xây dựng bài. - Học sinh rất có hứng thú để giải bài tập phần Nhiệt học nói riêng và Vật lí nói chung. - Kết quả của bài kiểm tra trước khi áp dụng STT Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 1 8A1(27) 37% 54% 7,4% 2,6% 0 2 8A2(27) 26% 41% 32% 1,3% 0 17
7. VI. Kết luận 1. Ý nghĩa và hiệu quả Qua phần trang bị tài liệu tham khảo cho các em học sinh. Các em đã tự nghiên cứu nắm được cách giải các dạng bài tập: Việc bồi dưỡng năng lực tự học, tự nghiên cứu cho các em học sinh là rất quan trọng và không phải là không thực hiện được. Vấn đề là ở chỗ người thầy có chỉ đạo, tổ chức và kích thích được sự say mê của các em học sinh hay không. Qua thực tế cho thấy, người thầy luôn sợ học sinh của mình không biết, không thể làm được nên không giám giao công việc để học sinh về nhà làm. Chúng ta nên mạnh dạn đầu tư, suy nghĩ tìm ra những việc làm vừa sức có thể giao cho các em về nhà làm sửa mỗi tiết học(nếu có thể) để kích thích sự tò mò, lòng say mê yêu thích môn học. Ví dụ: Có thể giao cho các em làm những thí nghiệm đơn giản mà có thể tìm được dụng cụ như rắc các hạt mạt sắt nên trên tấm bìa, đặt nam châm ở dưới và gõ nhẹ vào tấm bìa rồi quan sát sự sắp sếp của các hạt mạt sắt. Hoặc làm thí nghiệm kiểm chứng lực đẩy Acsimet FA = P = d.V bằng các dụng cụ ca, cốc, và vật rắn không thấm nước em tự tìm(giao việc sau bài học lực đẩy Acsimet) 2. Bài học kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập phần Nhiệt học có vai trò hệ thống các công thức cơ bản trong một số bài tập cụ thể. Trong quá trình giảng dạy, tôi đã hình thành cho học sinh những phương pháp giải các dạng bài tập. Học sinh có thể vững vàng lựa chọn kiến thức, công thức phù hợp với từng dạng bài của bài toán cụ thể. Từ đó rèn cho học sinh phương pháp làm một bài tập Vật lí, tạo điều kiện để học sinh học các phần khác tốt hơn. Trong quá trình giảng dạy tôi luôn cải tiến phương pháp giảng dạy, tinh giản kiến thức đó về dạng kiến thức cơ bản, đặc biệt trang bị cho học sinh phương pháp suy luận logic. 3. Kiến nghị 19
8. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc PHIẾU ĐĂNG KÝ SÁNG KIẾN 1. Họ và tên người đăng ký: Trần Thị Út 2. Chức vụ: Giáo viên 3. Đơn vị công tác: Trường THCS Định Mỹ 4. Nhiệm vụ được giao trong đơn vị: Giáo viên dạy Vật Lí và Công Nghệ 5. Tên đề tài sáng kiến: Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học 6. Lĩnh vực đề tài sáng kiến: Vật Lí của Trường THCS 7. Tóm tắt nội dung sáng kiến: - Giúp học sinh khắc phục được nhược điểm, tìm cách giải bài tập Vật lí phần nhiệt học của học sinh khối 8 và rèn luyện tính tự học cho học sinh góp phần hoàn thành mục tiêu giáo dục, bên cạnh đó còn hướng dẫn học sinh nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập phần Nhiệt học. Học sinh biết vận dụng các kiến thức đã học vào giải bài tập từ đó trình bày bài toán Vật lí chặt chẽ và khoa học. 8. Thời gian, địa điểm, công việc áp dụng sáng kiến: - Năm học 2017 - 2018, tại Trường THCS Định Mỹ, công việc áp dụng cho các tiết dạy phần nhiệt học đạt hiệu quả. 9. Đơn vị áp dụng sáng kiến: 23