Tài liệu Phương pháp giải bài tập vật lí phần nhiệt học lớp 8

Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 MỤC LỤC Phần I. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................Trang 2 1. Lí do chọn đề tài............................................................. ................Trang 2 2. Tính cần thiết của đề tài...................................................................Trang 2 3. Mục đích nghiên cứu.......................................................................Trang 3 4. Đối tượng và phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu ..................Trang 3 Phần II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ........................................Trang 3 1. Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu ...............................................Trang 3 2. Thực trạng của vấn đề cần nghiên cứu............................................Trang 4 3. Các biện pháp..................................................................................Trang 5 4. Kết quả thực hiện.............................................................................Trang 14 Phần III: KẾT LUẬN..........................................................Trang 15 1.Ý nghĩa và hiệu quả..........................................................................Trang 15 2.Bài học kinh nghiệm.........................................................................Trang 15 3.Kiến nghị..........................................................................................Trang 15 Gv: Trần Thị Thanh Phương -1- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN NHIỆT HỌC I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Mục tiêu giáo dục hiện nay là “Nâng cao chất lượng giáo dục …, đổi mới nội dung và phương pháp …, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Để đạt được mục tiêu đó thì người thầy giáo phải thường xuyên bồi dưỡng chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao tay nghề và phải tiếp cận với các phương pháp dạy học hiện đại, phải kết hợp tốt các phương pháp dạy học để nâng cao hiệu quả của bài giảng, tổ chức điều khiển để các em tích cực chủ động học tập tiếp thu kiến thức. Từ đó xây dựng lòng yêu thích môn học, bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh. Đối với phân môn Vật lí phần lớn các bài trong chương trình THCS được xây dựng trên nguyên tắc : tiến hành thực nghiệm, trên cơ sở kết quả thực nghiệm, tiến hành qui nạp không đầy đủ để đi đến kết luận đó là tri thức cần nhận thức. Qua giảng dạy tôi nhận thấy mặc dù các em đã được làm quen bộ môn Vật lí từ lớp 6, lớp 7 nhưng ở giai đoạn này chỉ cung cấp cho học sinh những kiến thức Vật lí dưới dạng định tính, những khái niệm chưa đầy đủ. Vật lí 8 các em bắt đầu làm quen với những bài toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng được yêu cầu của bài toán, chưa có phương pháp giải hoặc một số em biết cách làm nhưng trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học. Vật lí 8 chia làm hai phần : phần cơ học và phần nhiệt học. Nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức Vật Lí cơ bản được trang bị cho học sinh THCS. Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập phần này cũng không quá khó song vì các em ít được tiếp xúc với bài tập định lượng nên việc định hướng giải bài tập Nhiệt còn khó khăn với các em và các em chưa có phương pháp giải. Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các sự vật hiện tượng vật lý rất quen thuộc gần gũi với các em. Song việc tạo lòng say mê yêu thích và hứng thú tìm tòi kiến thức lại phụ thuộc rất nhiều vào nghiệp vụ sư phạm của người thầy. Qua giảng dạy và tìm hiểu tôi nhận thấy phần lớn các em chưa có thói quen vận dụng những kiến thức đã học vào giải bài tập vật lý một cách có hiệu quả. 2. Tính cần thiết của đề tài Qua trực tiếp giảng dạy Vật lí 8 tôi thấy rằng nhiều em không thích học môn Vật lí vì các em cho rằng bài tập Vật lí 8 nói chung và bài tập phần Nhiệt học nói riêng rất khó, các em không có định hướng giải bài tập, các em chưa có thói quen vận dụng những kiến thức đã học vào giải bài tập Vật lí một cách có hiệu quả từ đó các em không có hứng thú với môn học. Kết quả học tập môn Vật lí của nhiều em không cao. Chính vì vậy mà tôi đã suy nghĩ tìm tòi và mạnh dạn Gv: Trần Thị Thanh Phương -2- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN NHIỆT HỌC I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Mục tiêu giáo dục hiện nay là “Nâng cao chất lượng giáo dục …, đổi mới nội dung và phương pháp …, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học”. Để đạt được mục tiêu đó thì người thầy giáo phải thường xuyên bồi dưỡng chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao tay nghề và phải tiếp cận với các phương pháp dạy học hiện đại, phải kết hợp tốt các phương pháp dạy học để nâng cao hiệu quả của bài giảng, tổ chức điều khiển để các em tích cực chủ động học tập tiếp thu kiến thức. Từ đó xây dựng lòng yêu thích môn học, bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh. Đối với phân môn Vật lí phần lớn các bài trong chương trình THCS được xây dựng trên nguyên tắc : tiến hành thực nghiệm, trên cơ sở kết quả thực nghiệm, tiến hành qui nạp không đầy đủ để đi đến kết luận đó là tri thức cần nhận thức. Qua giảng dạy tôi nhận thấy mặc dù các em đã được làm quen bộ môn Vật lí từ lớp 6, lớp 7 nhưng ở giai đoạn này chỉ cung cấp cho học sinh những kiến thức Vật lí dưới dạng định tính, những khái niệm chưa đầy đủ. Vật lí 8 các em bắt đầu làm quen với những bài toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng được yêu cầu của bài toán, chưa có phương pháp giải hoặc một số em biết cách làm nhưng trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học. Vật lí 8 chia làm hai phần : phần cơ học và phần nhiệt học. Nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức Vật Lí cơ bản được trang bị cho học sinh THCS. Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập phần này cũng không quá khó song vì các em ít được tiếp xúc với bài tập định lượng nên việc định hướng giải bài tập Nhiệt còn khó khăn với các em và các em chưa có phương pháp giải. Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các sự vật hiện tượng vật lý rất quen thuộc gần gũi với các em. Song việc tạo lòng say mê yêu thích và hứng thú tìm tòi kiến thức lại phụ thuộc rất nhiều vào nghiệp vụ sư phạm của người thầy. Qua giảng dạy và tìm hiểu tôi nhận thấy phần lớn các em chưa có thói quen vận dụng những kiến thức đã học vào giải bài tập vật lý một cách có hiệu quả. 2. Tính cần thiết của đề tài Qua trực tiếp giảng dạy Vật lí 8 tôi thấy rằng nhiều em không thích học môn Vật lí vì các em cho rằng bài tập Vật lí 8 nói chung và bài tập phần Nhiệt học nói riêng rất khó, các em không có định hướng giải bài tập, các em chưa có thói quen vận dụng những kiến thức đã học vào giải bài tập Vật lí một cách có hiệu quả từ đó các em không có hứng thú với môn học. Kết quả học tập môn Vật lí của nhiều em không cao. Chính vì vậy mà tôi đã suy nghĩ tìm tòi và mạnh dạn đưa ra sáng kiến “Phương pháp giải bài tập phần Nhiệt học” với mong muốn giúp các em định hướng bài tập, biết phương pháp làm bài tập, biết cách trình bày bài toán Gv: Trần Thị Thanh Phương -3- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 khoa học từ đó tạo nên hứng thú học tập, phát huy tính tích cực chủ động của các em trong học tập, các em không còn ngại học môn Vật lí đồng thời nâng cao chất lượng bộ môn. 3. Mục đích nghiên cứu. Xuất phát từ những lý do trên tôi đã suy nghĩ, tìm tòi và đưa ra sáng kiến: “Phương pháp giải một số dạng bài tập vật lí nâng cao phần nhiệt học” với mong muốn phần nào khắc phục được nhược điểm tìm cách giải bài tập vật lí nhiệt học của học sinh khối 8 và rèn luyện tính tự học cho học sinh góp phần hoàn thành mục tiêu giáo dục Mục đích đề tài là 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. 4. Đối tượng, phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu. 4.1. Đối tượng nghiên cứu. - Học sinh khối lớp 8 - Vấn đề : phần Nhiệt học trong chương trình Vật lí 8. Bài 24: Công thức tính nhiệt lượng. Bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt. Bài 26: Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu.(Bài đọc thêm) Bài 28: Động cơ nhiệt. .(Bài đọc thêm) 4.2. Phạm vi nghiên cứu. - Lớp 8A. 8B ,8C trường THCS Lê Lợi. 4.3. Thời gian nghiên cứu. - Năm học 2011- 2012. II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu Đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực, chủ động học tập của học sinh nhằm giúp các em tiếp cận kiến thức đòi hỏi phải đổi mới toàn bộ nhiều khâu. Để hướng dẫn học sinh làm bài tập Nhiệt học không phải giáo viên trình bày lại lời giải, học sinh chép lại mà giáo viên phải là người tổ chức hướng dẫn các em thông qua hệ thống các câu hỏi gợi mở để các em từng bước tìm ra phương pháp giải. Nên việc đổi mới phương pháp nhằm phát huy tính tích cực, chủ động của người học là nhiệm vụ cấp bách. Dạy học vật lí là việc làm thường xuyên, liên tục và lâu dài. Nó đòi hỏi người giáo viên không phải chỉ có năng lực, kinh nghiệm mà phải có cả tâm huyết với nghề, yêu nghề, yêu trò, phát hiện và bồi dưỡng tạo điều kiện để cho những em có năng lực tự bộc lộ khả năng một cách tối đa. Theo ý kiến của nhiều học giả đều cho rằng mỗi học sinh đều có mặt mạnh riêng, vì vậy trong dạy học giáo viên cần chú ý đến điểm này thì sẽ nâng cao được chất lượng toàn diện . Trong quá trình học Vật lí ở trường THCS, học sinh cần biết cách tổ chức việc học tập của mình một cách chủ động sáng tạo. Người thầy cần rèn cho học sinh kĩ năng, thói quen độc lập suy nghĩ khoa học và lời giải phải có cơ sở lí luận. Gv: Trần Thị Thanh Phương -4- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 Trong thực tế giảng dạy tôi thấy có nhiều học sinh chưa biết giải bài toán Nhiệt học do nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân chủ yếu là học sinh không chỉ ra được bài toán cho biết điều gì? Yêu cầu gì? Vận dụng kiến thức nào đã học để giải quyết bài toán đó? Từ đó học sinh có thể định hướng dạng bài tập, cách giải. Đến nay ta phải khẳng định rằng nâng cao chất lượng của học sinh giỏi là việc làm tích cực, đúng dắn, phù hợp với yêu cầu của sự phát triển của đất nước, của thời đại. 2. Thực trạng của vấn đề cần nghiên cứu: a.Thực trạng tình hình : - Qua giảng dạy học bộ môn vật lí phần nhiệt học tôi nhận thấy việc định hướng giải bài tập định lượng của các em còn yếu ở các mặt sau: + Các em chưa xác định được các quá trình trao đổi nhiệt + Các em chưa xác đinh được đúng đối tượng trao đổi nhiệt + Các em chưa xác đinh được các bước giải bài tập - Kết quả đạt được qua kết quả làm bài tập trong các giờ học của các em cụ thể như sau: VD: Tôi có ra một bài tập như sau: Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80°C xuống 20°C. Hỏi a.Nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu b. Nước nóng lên thêm bao nhiêu độ ? Đa số các em còn lúng túng và chưa biết cách để giải một bài toán nhiệt học. - Vậy nguyên nhân nào làm cho các em không có định hướng giải bài tập như thế? Theo tôi có nhiều nguyên nhân trong đó có cả nguyên nhân khách quan và nguyên nhân chủ quan. - Trước hết phải kể đến sự hạn chế về phương pháp truyền đạt kiến thức của người thầy đến với học sinh chưa đạt hiệu quả cao . - Thứ hai là bản thân học sinh còn chủ quan lơ là, chưa tập chung nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ do vậy việc định hướng giải bài tập chưa tốt. - Thứ ba phải kể đến cách biên soạn chương trình sách giáo khoa Vật Lý 8. Đó là toàn bộ các tiết dạy đều là lý thuyết, không có tiết bài tập nên giáo viên chưa rèn được kỹ năng cho học sinh . Trong khi ở lớp 6 lớp 7 các em ít được làm quen với dạng bài tập định lượng thì lên lớp 8 các em cố rất nhiều bài tập định lượng nhất là phần nhiệt học. Vì vậy đối với các em học sinh mà nói bài tập vật lí nhiệt học là khó song lại không được rèn luyện thường xuyên dẫn đến việc định hướng giải bài tập nhiệt học của các em là rất kém. - Để giúp các em khắc phục phần nào hạn chế đó, tôi đã tìm tòi, suy nghĩ và đưa ra: “ Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học vật lí 8” Qua đây sẽ góp phần vào việc rèn luyện tư duy tích cực và phương pháp tự học của người học . Từ đó các em thêm yêu thích môn học , phát triển được năng lực tìm tòi học tập của các em. Gv: Trần Thị Thanh Phương -5- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 b.Những thuận lợi, khó khăn: Qua giảng dạy môn Vật lí 8 phần Nhiệt học tôi nhận thấy việc định hướng giải bài tập định lượng của các em còn yếu ở các mặt sau : - Kĩ năng tìm hiểu đề bài của các em còn hạn chế, các em chưa xác định được đề bài cho yếu tố gì, cần phải tìm yếu tố nào. - Các em chưa xác định được các quá trình trao đổi nhiệt. - Các em chưa xác định được đúng đối tượng trao đổi nhiệt. - Các em chưa xác định các bước giải bài tập. - Kĩ năng vận dụng kiến thức toán vào tính toán còn hạn chế. Vậy nguyên nhân nào làm cho các em không có định hướng giải bài tập như thế ? Theo tôi có nhiều nguyên nhân trong đó có cả nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân khách quan. Tôi xin đưa ra một số nguyên nhân sau : - Phương pháp truyền đạt kiến thức của thầy đến học sinh chưa đạt hiệu quả cao. - Bản thân học sinh còn chủ quan, chưa tập trung nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ, các em chưa tích cực chủ động trong học tập do vậy việc định hướng giải bài tập chưa tốt. Chương trình SGK Vật lí 8 toàn bộ các tiết dạy đều là lí thuyết, không có tiết bài tập nên giáo viên chưa rèn được kĩ năng cho học sinh. Trong khi ở lớp 6 và lớp 7 các em ít được làm quen với bài tập định lượng nhất là phần Nhiệt học. Vì vậy đối với các em mà nói bài tập Vật lí Nhiệt học không khó song không được rèn luện 3.Các biện pháp . 3.1.Các biện pháp Để thực hiện đề tài trên tôi đã thực hiện như sau : - Xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài ngay từ đầu năm học. - Áp dụng việc giảng dạy đều ở tất cả các lớp, với các đối tượng học sinh : giỏi. khá, trung bình. - Khảo sát và rút ra kinh nghiệm. - Trong quá trình giảng dạy tôi có đưa ra một số phương pháp để nâng cao hiệu quả +Cần có kĩ năng định hướng bài giải một cách có hệ thống, dễ hiểu +Cần phải tổ chức cho học sinh hoạt động một cách tích cực giúp cho các em có tính tự học, tự giác +Cần hướng dẫn và nhắc lại cho học sinh một số kiến thức có liên quan +Đưa ra các phương pháp giải ngắn gọn, dễ hiểu 3.2. Các bước tiến hành. 1. Để giảng dạy tốt bài tập phần Nhiệt học giáo viên cần phải chuẩn bị tốt một số công việc sau : - Giáo viên sọan bài kĩ - Khắc sâu các kiến thức cơ bản. - Giáo viên đọc thêm sách tham khảo để sưu tầm nhiều dạng bài tập và chọn phương pháp giải dễ hiểu. - Với mỗi bài tập phải giúp học sinh định hướng được phương pháp giải, đưa về dạng toán cơ bản để khi gặp bài khác học sinh có thể vận dụng giải được, tránh giải rập khuôn máy móc. Gv: Trần Thị Thanh Phương -6- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 - Với bài tập có nhiều đại lượng cần chú ý rèn kĩ năng tóm tắt đề bài và đổi đơn vị. - Ở mỗi tiết học phải dành thời gian hướng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà. Luôn đổi mới phương pháp dạy và học giúp học sinh phát huy được khả năng tư duy của bản thân. 2. Giáo viên cần hệ thống các kiến thức cần thiết để giải bài tập phần Nhiệt học. - Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào Q = m.c.  t Trong đó (  t = t1-t2) Q: nhiệt lượng thu vào (toả ra) của chất (J) m: khối lượng của chất thu vào(toả ra) (kg) c: nhiệt dung riêng của chat thu vào (toả ra) (J/kg.K)  t: độ tăng (giảm) nhiệt độ của chất (°C) - Phương trình cân bằng nhiệt Q toả ra = Q thu vào - Nhiệt lượng toả ra của nhiên liệu(Bài đọc thêm) Q = m.q Q: nhiệt lượng toả ra của nhiên liệu bị đốt cháy(J) m: khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg) q: năng suất toả nhiệt của nhiên liệu (J/kg) - Công thức tính hiệu suất H= Qi Qtp Qi : nhiệt lượng có ích (J) Qtp : nhiệt lượng toàn phần (J) - Hiệu suất của động cơ nhiệt (Bài đọc thêm) H= A Q A: công mà động cơ thực hiện (J) Q: nhiệt lương do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra (J) Bài dạy minh hoạ Dạng 1: Bài tập chỉ có một quá trình thu nhiệt của các chất Bài tập : Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2 lít nước ở 25°C. Muốn đun sôi ấm nước này cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu? Phân tích bài: ? Bài toán trên có mấy đối tượng tham gia thu nhiệt. ? 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 : Gv: Trần Thị Thanh Phương -7- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 Tóm tắt m1 = 0,5kg m2 = 2kg c1 = 880J/kg.K c2 = 4200J/kg.K Q=? Bài giải Nhiệt lượng cần để đun 0,5 kg nhôm từ 25°C đến 100°C là Q1 = m1.c1.  t = 0,5.880. (100 – 25) = 33000(J) Q1 = m1.c1.  t = 0,5.880. (100 – 25) = 33000(J) Nhiệt lượng cần để đun 2 kg nước từ 25°C đến 100°C là 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. ? Yêu cầu của bài toán trên là gì. ? Nhiệt lượng toả ra được tính như thế nào? ? Nhiệt lượng thu vào được tính như thế nào. ? Dựa vào đâu để tính được nước nóng lên thêm bao nhiêu độ. Giáo viên chốt lại: Bài toán trên có hai đối tượng tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt. Đồng là vật toả nhiệt còn nước là vật thu nhiệt. Nhiệt lượng đồng toả ra bằng nhiệt lượng nước thu vào. Từ phân tích trên ta có lời giải như sau: Tóm tắt m1= 0,5kg m2 = 500g = 0,5kg t1 = 80°C t = 20°C c1 = 880J/kg.K c2 = 4200J/kg.K Q2 = ? Giải Nhiệt lượng đồng toả ra khi hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 20°C là : Q1 = m1.c1.  t1= 0,5.880.(80 – 20) = 26400 (J) Nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng đồng toả ra ta có : Q2 = m2.c2.  t2 = Q1= 26400(J) Nước nóng lên thêm là :  t2 = Q2 m 2 .c 2 = 26400  0,5.4200 13°C Chú ý : Bài tập này có thể yêu cầu tính khối lượng , nhiệt dung riêng, nhiệt độ cân bằng của quá trình trao đổi nhiệt thì ta cũng giải tương tự. Gv: Trần Thị Thanh Phương -8- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 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. Bài tập 2: Đổ 738 g nước ở nhiệt độ 15°C vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100g, rồi thả vào đó một miếng kim loại có khối lượng 200g ở nhiệt độ 100°C. Nhiệt độ khi bắt đầu cân bằng nhiệt là 17°C. Tính nhiệt dung riêng của miếng kim loại đó, lấy nhiệt dung riêng của nước là 4186J/kg.K. Phân tích bài toán : Bài toán trên có 3 đối tượng tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt. Nước và nhiệt lượng kế là vật thu nhiệt còn miếng kim loại tỏa nhiệt. Nhiệt lượng nước và nhiệt lượng kế thu vào bằng nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra Tóm tắt Bài giải m1=738g = 0,738kg Nhiệt lượng nước và nhiệt lượng kế thu vào là : m2 = 100g = 0,1kg Q1= m1.c1.  t1 =0,738.4186. (17 – 15) =6179(J) m3 = 200g = 0,2kg Q2 = m2.c2.  t2 = 0,1.c2. (17 – 15) = 0,2. c2 t1 = t2 = 15°C Nhiệt lượng do miếng kim loại toả ra là t3 = 100° Q3 = m3.c2.  t3 = 0,2.c2. (100 -17) = 16,6. c2 t = 17°C Vì nhiệt lượng của miếng kim loại toả ra bằng nhiệt lượng c1 = 4186 J/kg.K nước và nhiệt lượng kế thu vào nên : c2 = ? Q1 + Q2 = Q3 Thay số vào phương trình trên tính được giá trị của c2 c2 = 377J/kg.K(kim loại đó là đồng) 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 Gv: Trần Thị Thanh Phương -9- Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 - Hiệu suất của bếp bằng 30% có nghĩa là 30% nhiệt lượng bếp tỏa ra biến thành nhiệt lượng có ích. - Để tính được khối lượng dầu hỏa thì phải tính được nhiệt lượng toàn phần bếp tỏa ra Tóm tắt Bài giải m1 = 2kg Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước từ 20°C đến 100°C là : m2 = 0,5kg Q1 = m1.c1.  t = 2.4200.(100 -20) = 672000(J) t1 = 20°C Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng ấm từ 20°C đến 100°C là : t2 = 20°C Q2 = m2.c2.  t = 0,5.880.(100 – 20) = 35200(J) c1 = 4200J/kg.K Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi ấm nước là : c2 = 880J/kg.K Q = Q1+ Q2 = 672000 + 35200 = 707 200 (J) 6 q = 46.10 J/kg Nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra m=? Qtp = 100 .Q 30 = 100 100 .(Q1  Q2 ) = .707200 =2357333(J) 30 30 Lượng than cần thiết để đun sôi ấm nước là : Qtp = m.q  m = Qtp q = 2357333 46000000 = 0,051(kg) Chú ý : Bài tập này có thể yêu cầu tính hiệu suất hoặc tính nhiệt độ của bếp ta cũng làm tương tự. Cách giải : Bước 1: Phân tích đề bài xác định xem nhiệt lượng có ích dùng để làm gì, xác định xem nhiệt lượng toàn phần lấy ra từ đâu. Bước 2: Dùng mối liên hệ H = Qi Qtp suy luận tìm các đại lượng liên quan. Dạng 4 : Bài tập chỉ có một đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt nhưng ở nhiều thể(dùng cho đối tượng HS khá giỏi) Bài tập: Tính nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước đá ở -15 0C hóa thành hơi hoàn toàn. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c 1= 1800J/kg.K, 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: Q1 = m. c1.  t = 0,5.1800.15 = 13500J =0,135.105J + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá ở 0 0C nóng chảy hoàn toàn là: Q2 = m.  = 0,5.3,4.105 = 1,7.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 0 0C tăng lên 1000C là: Q3 = m.c2.  t = 0,5.4200.100 = 2,1.105J Gv: Trần Thị Thanh Phương - 10 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở 100 0C hoá thành hơi hoàn toàn là: Q4 = m.L = 0,5.2,3.106 = 11,5.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước ở -15 0C hoà thành hơi hoàn toàn là: Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 = 0,135.105J + 1,7.105J + 2,1.105J + 11,5.105J = 15,435.105J Cách giải: Bước 1: Phân tích đề bài tìm các giai đoạn thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt của đối tượng. Bước 2: Tính nhiệt lượng của từng giai đoạn tương ứng. Bài tập tự giải: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g ở -10 0C. Tính nhiệt lượng cần thiết để thỏi nước đá hoá thành hơi hoàn toàn ở 100 0C. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K, 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/kg Dạng 5 : Bài tập có nhiều đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt và ở nhiều thể. Bài tập 1: Thả cục nước đá ở nhiệt độ t1= -500C vào một lượng nước ở nhiệt độ t2 = 600C người ta thu được 25kg nước ở nhiệt độ 250C. Tính khối lượng nước đá và nước? Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K. c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105J/kg Phân tích bài: - Bài tập này có hai đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt là: + Cục nước đá ở -500C + Nước ở 600C - Vì đề bài cho ta thu được 25kg nước ở nhiệt độ 25 0C nên ta suy luận được: + Cục nước đá trải qua các giai đoạn là: Từ -500C lên 00C Nóng chảy hoàn toàn ở 00C Từ 00C lên250C Nước chỉ có một giai đoạn là hạ nhiệt độ từ 600C xuống 250C ` Cục nước đá thu nhiệt, nước toả nhiệt - Từ sự phân tích trên ta có lời giải là: + Gọi khối lượng của cục nước đá ở -500C và nước ở 600C lần lượt là m1, m2 Vì ta thu được 25kg nước ở 250C nên ta có: 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: Q2 = m1  = m1.3,4.105 = 340000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để m1kg nước ở 00C tăng nên 250C là: Q3 = m1.c2.  t = m1.4200.25 = 105000.m1 Gv: Trần Thị Thanh Phương - 11 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 + 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: - Dùng công thức tính nhiệt lượng cho các quá trình - Tính Qtoả, Qthu - Dùng phương trình cân bằng nhiệt Qtoả = Qthu để tính đại lượng cần tìm Chú ý: ở bài tập trên có thể yêu cầu tính nhiệt độ ban đầu của nước đá hoặc nước. Ví dụ: Thả 400g nước đá vào 1kg nước ở 5 0C. Khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g. Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và nước là C1= 1800J/kg.K, C2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là  = 3,4.105J/kg Minh họa cách giải: Bước 1: Bài toán có hai đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt là: - Nước đá ở t0C - Nước ở 50C - Vì khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g nên: Nước ở 50C trải qua các quá trình là: + Hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C + Một phần nước ở 00C đông đặc thành nước đá (phần này có khối lượng bằng 10g) + Nước đá ở t0C chỉ có một quá trình là tăng nhiệt độ từ t0C đến 00C - Vậy nước ở 50C toả nhiệt, nước đá ở t0C thu nhiệt Bước 2: Giải bài toán: + Nhiệt lượng cần để 1kg nước hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C là: Q1 = m2.c2.  t = 1. 4200 5 = 21000J + Nhiệt lượng cần để 10g nước ở 00c đông đặc hoàn toàn là: Q2 = m.  = 0,01.3,4.105= 3400J + Nhiệt lượng toả ra của nước ở 50C là: Qtoả = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J Gv: Trần Thị Thanh Phương - 12 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 + 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 -20 0C 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. - Vì quá trình troa đổi nhiệt ( thu hoạc tỏa nhiệt ) xãy ra đều đặn có nghĩa là: Q t Q1 không đổi. Q2 (Q1  Q2  ...) Ta có công thức là: t  t  ...  (t  t  ...) . Trong đó Q(J) là nhiệt lượng ứng 1 2 1 2 với thời gian trao đổi nhiệt t (Giây, phút, giờ) Bước 2: Gải bài toán : a. Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ - 200C lên 00C là : Q1thu I = C1m1(tC1 – tđ) = 2 100 . 1[0- (20)] = 42 000 (J) Nhiệt lượng cần thiết để nước đá nóng chảy là: Q2thu II =  m1 = 336 000 . 1 = 336 000 (J) Theo bài ra ra thì nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thu I Q2thu II Q thu 336000   t2  2 II t1  .1  8 phút t1 t2 Q1thuI 42000 Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 = 1 + 8 = 9 phút b. Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ 00C lên 1000C là: Q2thu III = C2 m1 .(tC2 – tđ2) = 42 000.1.(100 – 0) = 420 000 (J) Theo bài ra ra thì nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thu I Q2thu III Q thu 420000   t2  2 III t1  .1  10 phút t1 t2 Q1thu I 42000 Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 + t3 = 1 + 8 + 10 = 19 phút c. Theo bài ra hiệu suất đun của bếp là 60% nên ta có: Gv: Trần Thị Thanh Phương - 13 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 H= Qci Qtp Nhiệt lượng có ít mà nước thu vào là: Q1thu I + Q1thu II + Q1thu III = 42 000 + 336 000 + 420 000 = 798 000 (J) Nhiệt lượng toàn phần của bếp tỏa ra là: Qtp = Qci 798000  H 60 = 1 330 000 (J) Bài tập tự giải: Thả một quả cầu bằng thép có khối lượng m 1 = 2kg được nung nóng tới nhiệt độ 6000C vào hỗn hợp nước và nước đá ở 0 0C. 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 là 500C, 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. 3.3 Phương pháp *Phương pháp nghiên cứu lí luận. - Nghiên cứu tài liệu có liên quan, phương pháp dạy học, lý luận dạy học, sách giáo khoa, sách giáo viên, các loại sách tham khảo. - Dạy học theo phương pháp đổi mới, theo phương pháp đặt vấn đề và giải quyết vấn đề. - Cần trang bị cho học sinh hệ thống các kiến thức cần thiết để giải bài tập Nhiệt học. - Phân loại các dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng. *Phương pháp nghiên cứu thực tiễn. - Điều tra, khảo sát cụ thể việc giải bài tập Nhiệt học ở các lớp khác nhau trong một trường. Chú ý tới sai sót thường mắc phải. quan sát trực tiếp việc giải bài toán Nhiệt học của học sinh từ đó uốn nắn thường xuyên cách trình bày bài của học sinh. - Thường xuyên dự giờ thăm lớp của đồng nghiệp để rút ra kinh nghiệm trong giảng dạy. - Giáo viên thường xuyên kiểm tra việc học lý thuyết và làm bài tập của học sinh, có những câu hỏi tổng hợp để phát huy tính sáng tạo củahọc sinh. - Qua thực tế giảng dạy, đánh giá kết quả học tập của học sinh để tích luỹ kinh nghiệm, đúc rút chọn lọc thành bài học về phương pháp giải toán. 4. Kết quả thực hiện 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 Gv: Trần Thị Thanh Phương - 14 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 STT Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 1 8A 14% 29% 49% 8% 0 2 8B 16% 35% 42% 5% 2% 3 8C 22% 39% 32% 7% 0 Kết quả giảng dạy trên lớp thông qua các bài kiểm tra học kì đạt 80% đến 85% trên trung bình, khi sử dụng các kinh nghiệm trên. kết quả giảng dạy tăng lên từ 96% đến 98% trên trung bình. Kết quả cụ thể STT Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 1 8A 18% 41% 20% 3% 0 2 8B 19% 55.5% 23% 2,5% 0 3 8C 22% 47,9% 27% 3,1% 0 III. 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 Acximet 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 Acximet)... 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 Gv: Trần Thị Thanh Phương - 15 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 -Về sách giáo khoa vật lí lớp 8: Nên có những tiết bài tập ở trên lớp để giáo viên có thêm thời gian củng cố, khắc sâu kiến thức cho các em, hướng dẫn các em giải bài tập đặc biệt là phần nhiệt học. -Về phương pháp: Giáo viên giảng dạy bộ môn nên phân rõ dạng bài tập và định hướng cách giải để các em có thể xác định được hướng giải các bài tập vật lí. Với phòng GD &ĐT và Sở GD &ĐT : Tổ chức các chuyên đề để trao đổi kinh nghiệm. Người thực hiện: Trần Thị Thanh Phương Ý kiến nhận xét đánh giá của tổ chuyên môn: Gv: Trần Thị Thanh Phương - 16 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .................................................................. Ý kiến nhận xét đánh giá của hội đồng khoa học nhà trường: ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ....................................................................... Ý kiến nhận xét đánh giá của phòng GD-ĐT: ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ........................................................................... Gv: Trần Thị Thanh Phương - 17 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sáng kiến kinh nghiện của những đồng nghiệp giảng dạy vật lí 2. Bài tập cơ bản và nâng cao vật lí 8. 3. Sách của PGS - PTS Vũ Thanh Khiết< chủ biên> 4. Sách phương pháp dạy học vật lý – Đại Học Huế (Nguyễn Đức Thâm : chủ biên). 5. Sách giáo khoa vật lí 8 6. Sách giáo viên vật lí 8 7. Sách giáo khoa vật lí 6 8. Sách giáo viên vật lí 6 Gv: Trần Thị Thanh Phương - 18 - Trường THCS Lê Lợi Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8 Gv: Trần Thị Thanh Phương - 19 - Trường THCS Lê Lợi