Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 47 - Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí

Giáo án 1: Tiết 47 Bài 28 Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí I. Mục tiêu 1. Kiến thức: - Nhắc lại được các nội dung về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. - Nêu được các nội dung cơ bản về thuyết động học phân tử chất khí. - Nêu được định nghĩa của khí lí tưởng. - So sánh được các thể khí, lỏng, rắn. 2. Kĩ năng: Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề và phương pháp mô hình ở các mặt sau: - Xây dựng mô hình cấu trúc vật chất. - Vận dụng mô hình cấu trúc vật chất để giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, lỏng, rắn. - Làm được một số thí nghiệm đơn giản để kiểm tra tính chân thực của mô hình cấu tạo chất. 3. Thái độ: Học tập tích cực, chủ động, có niềm tin vào tri thức Vật lí. Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận chính xác và có tinh thần hợp tác, đoàn kết trong học tập, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được. II. Chuẩn bị 1.Giáo viên: - Các thí nghiệm ảo mô hình cấu tạo chất của thể rắn, lỏng, khí - Tranh vẽ và thí nghiệm ảo về lực tương tác phân tử. 2. Học sinh: Ôn lại những kiến thức về cấu tạo chất đã được học ở trung học cơ sở. III. Phương pháp nhận thức Vật lí: Phương pháp quan sát, phương pháp mô hình. Phương pháp quan sát khi nghiên cứu: Cấu tạo chất. Phương pháp mô hình khi nghiên cứu: Lực tương tác phân tử. IV. Tổ chức hoạt động dạy học Đặt vấn đề: + Ở phần Cơ học chúng ta đã nghiên cứu các kiến thức liên quan đến chuyển động và tương tác của các vật thể vĩ mô. Những chuyển động và tương tác của các vật thể vĩ mô này do các định luật Niu Tơn và các định luật bảo toàn chi phối. + Ở lớp 8 ta đã biết vật chất được cấu tạo từ các phân tử, nguyên tử riêng biệt. Trong tự nhiên có rất nhiều các hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác giữa các phân tử. Nhiệt học là 1 phần của vật lý có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng này. + Các em hãy quan sát hình ảnh phóng vệ tinh Vinasat1 (Chiếu video về việc phóng vệ tinh nhân tạo Vinasat 1). Đây là hình ảnh phóng thành công vệ tinh nhân tạo Vinasat 1 vào tháng 4/2008, một ứng dụng kiến thức nhiệt học vào cuộc sống. Việc phóng thành công vệ tinh Vinasat 1 đánh dấu một bước phát triển vượt bậc của ngành viễn thông góp phần vào sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta. Chương này chúng ta sẽ nghiên cứu về chất khí và các tính chất của chúng. Hoạt động 1: Tìm hiểu về cấu tạo chất. Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng cña häc sinh Ghi bảng Đưa ra 1 cục nước đá, 1 cốc nước và 1 phích nước nóng được mở nắp cho hơi bay ra. Nước đá, nước, hơi nước đều có công thức hóa học là H2O. Vậy tại sao chúng lại rất khác nhau? Hãy mô tả sự khác nhau này? Tại sao lại có những hiện tượng trên? Bài học hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu vấn đề đó. Các em hãy nhắc lại những kiến thức đã học về cấu tạo chất? Chiếu Slides (Ảnh chụp các nguyên tử Silic qua kính hiển vi điện tử hiện đại): Đây là ảnh chụp các nguyên tử Silic qua kính hiển vi điện tử hiện đại. Ta có thể nhìn thấy rõ các phân tử và khoảng cách giữa chúng qua hình ảnh đã được phóng đại lên rất nhiều lần. Kích thước và khối lượng của các phân tử là vô cùng nhỏ bé. GV lấy ví dụ về kích thước và khối lượng phân tử nước. - Để hình dung sự nhỏ bé của phân tử ta dùng phép so sánh sau (Đưa ra quả cam thật): kích thước và khối lượng quả cam so với kích thước và khối lượng trái đất thế nào thì kích thước và khối lượng phân tử so với kích thước, khối lượng quả cam như thế. Cá nhân suy nghĩ, trả lời: - Nước đá: Có thể tích và hình dạng xác định. - Nước: Có thể tích xác định nhưng không có hình dạng xác định. - Hơi nước: Không có thể tích và hình dạng xác định. - Đọc SGK và trả lời: + Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử. Giữa các phân tử có khoảng cách. + Các phân tử chuyển động không ngừng + Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. I.Cấu tạo chất. 1.Những điều đã học về cấu tạo chất. Hoạt động2: Tìm hiểu về lực tương tác phân tử. Tình huống có vấn đề: Nếu các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động không ngừng thì tại sao vật không rã ra thành từng phân tử riêng biệt mà vẫn giữ nguyên thể tích và hình dạng của chúng? Đó là vì giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy và độ lớn các lực này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử và được gọi là lực tương tác phân tử. Vậy lực tương tác phân tử có đặc điểm gì? Xây dựng mô hình lực tương tác phân tử Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng Để hình dung sự tồn tại đồng thời của cả lực hút và lực đẩy phân tử, ta dùng mô hình sau:Chiếu SLIDES(Mô hình lực tương tác phân tử) * Khi lò xo đang ở trạng thái không biến dạng, biến dạng nén, giãn. Hãy chỉ rõ lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên 2 quả cầu? Đối với lò xo thì lực hút và lực đẩy xuất hiện độc lập nhau khi lò xo bị nén hay bị giãn. Nhưng đối với các phân tử thì luôn tồn tại cả lực hút và lực đẩy phân tử nên ở mô hình này các em cần chú ý: Coi 2 phân tử đứng cạnh nhau như 2 quả cầu, khi 2 phân tử đứng xa nhau (lò xo bị giãn) lực đàn hồi của lò xo (lực hút) biểu diễn tổng hợp lực hút và lực đẩy của phân tử. Khi 2 phân tử đứng gần nhau (lò xo bị nén) lực đàn hồi (lực đẩy) của lò xo biểu diễn tổng hợp lực hút và lực đẩy của phân tử. Nhấn mạnh: Mô hình trên chỉ cho phép hình dung gần đúng sự xuất hiện lực đẩy và lực hút phân tử.Không cho thấy bản chất, sự phụ thuộc của độ lớn các lực này vào khoảng cách giữa các phân tử. *Độ lớn của lực hút và lực đẩy phân tử phụ thuộc vào những yếu tố nào? GV cung cấp kiến thức cho học sinh. Chiếu Slides (Hai thỏi chì đặt gần nhau và quá trình nén thuốc ở các cơ sở chế biến thuốc). Trả lời câu hỏi C1, C2 ? + Nhận xét câu trả lời và cần nói rõ: Hai viên phấn để cạnh nhau theo quan sát của chúng ta khoảng cách giữa chúng là nhỏ nhưng so với kích thước phân tử thì kích thước này đang là rất lớn. Lực hút chỉ đáng kể khi các phân tử ở rất gần nhau. + Cá nhân trả lời câu hỏi: - Khi lò xo không biến dạng: Fđh = 0. - Khi lò xo bị nén: Fđh tác dụng vào các quả cầu chỉ là lực đẩy. - Khi lò xo bị giãn Fđh tác dụng vào quả cầu chỉ là lực hút. + Ghi nhớ + Đưa ra dự đoán: phụ thuộc vào các khoảng cách phân tử. + Tiếp thu, ghi bài + Thảo luận nhóm và trả lời. 2. Lực tương tác phân tử r0 + Fhút, Fđẩy phụ thuộc khoảng cách giữa các phân tử d = r0: Fhút= Fđẩy d > r0 : Fhút > Fđẩy d < r0 : Fhút < Fđẩy d >> r0 : Ftt 0 Hoạt động3: Nghiên cứu các thể rắn, lỏng, khí. Lực tương tác phân tử quyết định đến sự sắp xếp phân tử cũng như tính chất của các thể cấu tạo chất. Sự sắp xếp và chuyển động của các phân tử ở các thể rấn, lỏng, khí được mô tả qua các mô hình sau: Trình chiếu mô hình thể rắn, lỏng, khí. Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng Dựa vào các kiến thức đã học về cấu tạo chất, lực tương tác phân tử. Các em hãy giải thích sự khác nhau giữa các thể cấu tạo chất? - Phân 6 nhóm: 2 nhóm nghiên cứu chất rắn, 2 nhóm nghiên cứu chất lỏng, 2 nhóm nghiên cứu chất khí Dùng giấy A4 có kẻ ô phát cho từng nhóm - Nhận xét. Nhận nhiệm vụ, nghiên cứu SGK, thảo luận, cử đại diện báo cáo kết quả 3. Các thể rắn, lỏng, khí Frắn> Flỏng > Fkhí Hoạt động 4: Tìm hiểu về thuyết động học phân tử chất khí. Chúng ta đã biết quan điểm về vật chất được cấu tạo từ các phân tử, nguyên tử riêng biệt, được Đêmôcrit đưa ra trước công nguyên nhưng đến những năm đầu thế kỷ 18 việc phát hiện ra các định luật thực nghiệm về chất khí và việc dùng quan điểm nguyên tử, phân tử để giải thích thành công các định luật này đã đóng góp rất lớn vào sự ra đời thuyết động học phân tử. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu những nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng Chiếu SLIDES về nội dung thuyết * Hãy dựa vào hình 28.5 SGK cho biết yếu tố nào mô tả chuyển động hỗn loạn của các phân tử chất khí trong bình? Chiếu SLIDES về mô hình chất khí gây áp suất lên thành bình. * Các em hãy cho 1 số ví dụ chứng tỏ chất khí gây áp suất lên thành bình? + Ghi chép. + Cá nhân suy nghĩ, trả lời: Dựa vào các véc tơ vận tốc của các phân tử khí + Cá nhân suy nghĩ, trả lời II. Thuyết động học phân tử chất khí 1. Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí Khi một lượng khí biến đổi thì các đại lượng như áp suất, nhiệt độ, thể tích của khí cũng biến đổi. Quy luật sự phụ thuộc đó sẽ rất phức tạp khi khối khí ở điều kiện có áp suất và nhiệt độ lớn. Sẽ đơn giản hơn rất nhiều nếu chất khí được xem là khí lý tưởng. Vậy khí lý tưởng là gì? Trî gióp cña GV Ho¹t ®éng cña HS Ghi bảng Vì các phân tử khí ở rất xa nhau nên thể tích riêng của các phân tử khí rất nhỏ so với thể tích bình chứa, cho nên ta có thể xem các phân tử khí là các chất điểm. Mặt khác lực tương tác giữa các phân tử khí rất bé nên cũng có thể bỏ qua và chỉ xét đến khi chúng va chạm vào nhau. Chất khí như vậy gọi là khí lý tưởng. Chất khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhỏ có thể xem là khí lý tưởng. Ghi bài 2. Khí lý tưởng Hoạt động 5 : Vận dụng và củng cố bài * Vận dụng thuyết cấu tạo chất và thuyết động học phân tử khí giải thích một số hiện tượng. Cá muốn sống phải có không khí, nhưng tại sao ta thấy cá vẫn sống được trong nước? Tại sao săm xe đạp bơm căng, để ngoài trời nắng dễ bị nổ? * Củng cố : Yêu cầu học sinh phát biểu lại nội dung cơ bản của: + Thuyết cấu tạo chất + Thuyết động học phân tử chất khí + Khái niệm về khí lý tưởng * Giao nhiệm vụ về nhà: Trả lời các câu hỏi 5,6,7,8 trong SGK Giáo án 2. Tiết 48. Bài 29 Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ-Mariốt I. Mục tiêu 1. Kiến thức: - Nhận biết được: "trạng thái" và "quá trình". - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt. - Đề xuất được phương án tiến hành thí nghiệm. - Giải thích một cách định tính sự phụ thuộc giữa áp suất và thể tích của một khối lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi. - Phát biểu và viết được biểu thức của định luật Bôi lơ – Mariốt. 2. Kĩ năng. - Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề và kĩ năng vận dụng phương pháp thực nghiệm. - Đọc chính xác các số liệu thí nghiệm và xử lý số liệu thu được từ đó tìm ra mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một khối lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi. - Vẽ được đường đẳng nhiệt. - Giải thích được một số hiện tượng đơn giản. - Vận dụng được định luật Bôilơ - Mariốt để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự. II. Chuẩn bị. 1. Giáo viên: - Bộ thí nghiệm khảo sát định luật Bôilơ - Mariốt: áp kế, bình chứa khí, ống dẫn khí. - Máy vi tính, Welcome, máy chiếu, Camera. - Bảng phụ trình bày các bước của PPTN và bảng phụ để học sinh xử lí số liệu thí nghiệm, rút ra nhận xét. 2. Học sinh. - Ôn lại kiến thức về thuyết cấu tạo chất, khái niệm áp suất, đơn vị áp suất, dụng cụ đo áp suất chất khí. III. Phương pháp nhận thức Vật lí: Phương pháp thực nghiệm. IV. Tổ chức hoạt động dạy học Đặt vấn đề: Nhốt một lượng khí vào bơm xe đạp, một tay bịt kín vòi bơm, một tay hạ thấp cần bơm, càng hạ thấp thì tay có cảm giác càng chịu một lực đẩy ra lớn hơn. Tại sao? Trả lời: Khí trong bơm bị nén lại, số va chạm các phân tử khí lên một đơn vị diện tích, lên một đơn vị thời gian tăng lên nên áp suât khí tăng, tác dụng lực lên tay lớn hơn. GV: Vậy nếu nhiệt độ không đổi, khi thể tích một lượng khí giảm áp suất khí tăng. Bài học hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu mối quan hệ định lượng giữa áp suất và thể tích của một lượng khí nhất định khi nhiệt độ khí không đổi. Trước tiên ta tìm hiểu về trạng thái, quá trình biến đổi trạng thái. Hoạt động 1: Tìm hiểu về trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng GV thông báo: + Trạng thái của một lượng khí nhất định được xác định qua 3 thông số: áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối gọi là thông số trạng thái. + Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái gọi là các quá trình. + Một quá trình có một thông số không đổi còn 2 thông số khác thay đổi gọi là đẳng quá trình. * Đọc SGK và cho biết quá trình đẳng nhiệt là gì? Chú ý: Xét quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định (số mol xác định) + Ghi nhận kiến thức. + Cá nhân đọc sách và trả lời. I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái + Các thông số trạng thái của một lượng khí: P,V,T + Quá trình biến đổi trạng thái: P, V, T thay đổi. II. Quá trình đẳng nhiệt Số mol: = hằng số; T = hằng số. P, V biến đổi. Hoạt động 2: Xây dựng định luật Bôi lơ - Mariốt Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng Tạo tình huống có vấn đề : Phát 6 ống tiêm cho 6 nhóm: Với dụng cụ đã cho các em hãy thực hiện thí nghiệm để nêu dự đoán mối quan hệ giữa P và V của một lượng khí nhất định khi giữ nhiệt độ khí không đổi ? Gợi ý: Đối tượng nghiên cứu là lượng khí xác định nên cần nhốt khí vào xilanh, thay đổi V khí tìm sự thay đổi P theo V (một cách định tính). + Quan sát các nhóm thực hiện thí nghiệm nên nhận xét. + Từ quan sát hàng ngày và thí nghiệm đơn giản trên ta thấy nếu VP và ngược lại nhưng liệu P có tỉ lệ nghịch với V không? Để trả lời câu hỏi này ta cần làm thí nghiệm. * - Nếu ~ thì biểu thức toán học mô tả sự phụ thuộc đó là gì? - Nếu P không tỉ lệ nghịch Với V thì làm thế nào để tìm quy luật phụ thuộc giữa chúng? * Chúng ta sẽ làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán 1, nếu không đúng ta sẽ sử dụng đồ thị để tìm sự phụ thuộc P(V) . + Các nhóm thảo luận tìm phương án thí nghiệm và trả lời, có thể xảy ra các trường hợp sau: - Nhóm 1: Đưa một lượng khí vào xilanh rồi lấy ngón tay bịt kín miệng ống lại, sau đó đẩy pittông để nén khí thì thấy sự dịch chuyển pittông càng khó dần. Dự đoán: VP - Nhóm 2: Thực hiện thí nghiệm như nhóm 1 và dự đoán: ~ - Nhóm 3: Nhốt lượng khí vào xilanh nhưng sau đó kéo pittông ra để V khí . Dự đoán: V P .. + Thảo luận. Nêu biểu thức toán học. Nêu dạng đồ thị với dự đoán 1. III. Định luật Bôi lơ - Mariốt 1. Quan sát và suy luận 2. Nêu dự đoán . Dự đoán 1: ~ PV = hằng số. Dự đoán 2: V tăng thì P giảm không theo tỉ lệ nghịch. Vẽ đồ thị P(V) để tìm quy luật phụ thuộc. Giải quyết vấn đề: Xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. Hãy xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán 1? (chiếu S1) + Cần những dụng cụ gì? Dụng cụ cần đạt yêu cầu nào? Cách đọc số liệu? Cách xác định sai số dụng cụ? + Cách bố trí các dụng cụ ? + Các bước tiến hành thí nghiệm? Cách xử lí số liệu? (Đưa 2 áp kế cho hs xem và nêu cách tính sai số dụng cụ: Sai số tỉ đối lớn nhất của dụng cụ = sai số dụng cụ chia giá trị nhỏ nhất của đại lượng đo. Sau đó GV chiếu S2 lên màn hình hs quan sát cách tính sai số. Chọn áp kế có sai số nhỏ). Chú ý: - Cách ghi số liệu áp suất khi dùng đồng hồ do huyết áp: giá trị P(mmHg) phải là tổng P đọc trên đồng hồ + 760. Dùng bộ thí nghiệm này do sai số dụng cụ nhỏ khi xử lí số liệu, chúng ta chỉ cần tính sai số ngẫu nhiên, nếu <5% thì kết quả đủ chính xác. - Khi khảo sát sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng bằng phương pháp biến đổi kèm theo, phải thay đổi mỗi đại lượng lớn thì kết quả mới khách quan( không dưới 20 %). Phải thay đổi thể tích sao cho cả áp suất và thể tích khí thay đổi không dưới 20% giá trị ban đầu thì kết quả thí nghiệm mới có tính khách quan. - Thực hiện nhiều lần đo thì kết quả càng chính xác + G V gọi 1 hs lên bảng ghi số liệu, 1 hs cùng đọc số liệu với GV. + Theo dõi các nhóm xử lí số liệu. GV hợp thức hoá kiến thức : Vì điều kiện thời gian nên ta không thể tiến hành trên lớp thí nghiệm với các nhiệt độ không đổi khác. Kết quả nhiều thí nghiệm khác nhau cho thấy rằng: Tích số PV không đổi với một lượng khí xác định được giữ ở nhiệt độ không đổi. Hằng số (PV) xác định được từ thí nghiệm phụ thuộc vào lượng khí (số mol) và nhiệt độ của nó. Kết quả này được nhà vật lí người Anh Bôi lơ tìm ra năm 1662 và nhà vật lí người Pháp Mariốt tìm ra năm 1676 độc lập với Bôi lơ bằng con đường thực nghiệm, được phát biểu thành định luật Bôi lơ - Mariốt. * Nêu điều kiện đúng của định luật? (GV: Với khí thực nhưng ở điều kiện T, P thấp ta vẫn áp dụng được định luật). * Nêu ví dụ ứng dụng định luật trong cuộc sống? Gợi ý: Bơm đẩy, bơm hút chất khí. Nơm xe đạp là một thí dụ phổ biến về bơm đẩy. Nguyên tắc hoạt động của bơm xe đạp? ( GV có thể chiếu hình 45.1 Sách giáo viên để hướng dẫn học sinh tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của bơm xe đạp. + Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc P theo V khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Cùng một lượng khí khi nhiệt độ khác nhau ta có đường đẳng nhiệt khác nhau. * So sánh nhiệt độ T1 và nhiệt độ T2? + Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi: - Bình chứa khí, áp kế, giá đỡ. - Dụng cụ cần: đơn giản, dễ quan sát, sai số nhỏ - Đọc đến nửa độ chia nhỏ nhất. - Chọn áp kế có sai số nhỏ: áp kế dùng trong y tế. - Dùng vòi nối thông áp kế và khối khí trong ống tiêm. - Các bước thí nghiệm: . Nhốt 1 lượng khí xác định vào xilanh. . Vặn vít để giảm thể tích khí, đọc áp suất và thể tích khí tương ứng. . Đo 5 lần. + Các nhóm quan sát trên màn hình máy chiếu, theo dõi sự thay đổi của P theo V và ghi số liệu: ba nhóm xử lí số liệu, ba nhóm vẽ đồ thị (P,V), cử đại diện trình bày kết quả thí nghiệm và nêu nhận xét. V1=V2 V p P2 P1 0 T2>T1 T2 T1 + Định luật đúng với điều kiện: số mol khí, V khí không đổi, khí lí tưởng. + Thảo luận nhóm, trả lời. + Cá nhân suy nghĩ và lên bảng trình bày. 3. Thí nghiệm kiểm tra a. Dụng cụ: Ống tiêm, áp kế, vòi nối áp kế và ống tiêm, giá đỡ. b. Tiến hành thí nghiệm. c. Kết quả thí nghiệm. d. Nhận xét. PV = hằng số. 4. Định luật Bôi lơ - Mariốt. T: không đổi. Số mol(): không đổi; PV = hằng số hay = * Giới hạn đúng của định luật. 5. Ứng dụng của định luật. Bơm hút và bơm đẩy khí: ví dụ bơm xe đạp là bơm đẩy. IV. Đường đẳng nhiệt. Hoạt động 3. Củng cố và vận dụng kiến thức + Các em vừa trải qua các bước của phương pháp thực nghiệm đó là phương pháp đặc thù trong nghiên cứu Vật lí. Học theo phương pháp thực nghiệm không những giúp các em chiếm lĩnh tri thức mới mà còn giúp các em biết con đường để chiếm lĩnh tri thức. + Các bước của phương pháp thực nghiệm: Nêu dự đoán – Suy ra hệ quả lôgic Tri thức mới Tiến hành thí nghiệm kiểm tra Xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra Ứng dụng Quan sát hiện tượng- Xác định vấn đề học tập. + Bài tập về nhà: 5- 9 SGK, chuẩn bị cho bài học mới: Quá trình đẳng tích. Giáo án 3. Tiết 49: Bài 30. Quá trình đẳng tích. Định luật Sáclơ I. Mục tiêu 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa quá trình đẳng tích. - Viết được biểu thức về mối quan hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích. - Phát biểu được định luật Sác- lơ. - Vẽ được dạng đường đẳng tích trong hệ tọa độ (P,T), chỉ ra được các đặc điểm của nó. 2. Kĩ năng: - Đề xuất được phương án thí nghiệm và biết cách xử lý được các số liệu ghi trong bảng kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận về mối quan hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích. - Vận dụng được định luật Sáclơ để giải các bài tập và giải thích được một số hiện tượng đơn giản. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Dụng cụ để làm thí nghiệm : bơm tiệm loại lớn, áp kế, nhiệt kế, phích nước nóng hoặc ấm điện siêu tốc và nước nguội. . - Bảng phụ, thước kẻ và phấn để vẽ đồ thị. - Ôn tập kĩ năng vận dụng PPTN. 2. Học sinh: - Giấy kẻ ô li 15x15cm. - Ôn tập khái niệm nhiệt độ tuyệt đối, quá trình đẳng nhiệt, thuyết động học phân tử chất khí, ôn tập nội dung phương pháp thực nghiệm, cách đọc số liệu, xử lí số liệu. III. Phương pháp nhận thức Vật lí: Phương pháp thực nghiệm,. IV. Tổ chức hoạt động dạy học Đặt vấn đề: *Các em hãy giải thích hiện tượng săm xe dễ bị nổ khi đi trên đường nhựa lúc trời nắng to? (Lúc trời nắng to không khí, mặt đường nhựa rất nóng đồng thời ma sát giữa lốp và mặt đường làm khí trong xăm có nhiệt độ tăng lên đáng kể. Thể tích xăm thay đổi rất ít nên mật độ phân tử khí hầu như không đổi, vận tốc trung bình các phân tử khí tăng lên, số va chạm lên một đơn vị diện tích thành xăm trong một một đơn vị thời gian tăng lên và cường độ va chạm cũng mạnh hơn. Do đó P khí tăng lên, khi vượt quá giới hạn chịu đựng của săm, săm sẽ nổ ). Bài hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu mối quan hệ định lượng giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí nhất định khi thể tích không đổi bằng phương pháp thực nghiệm. Các em đã nghiên cứu một số bài bằng PPTN, hãy nhắc lại các bước cơ bản của PPTN? Hoạt động 1. Tìm hiểu quá trình đẳng tích Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng Các em đã học quá trình đẳng nhiệt, bằng lập luận tương tự hãy cho biết quá trình đẳng tích là gì? * Cá nhân trả lời. * Quá trình đẳng tích: Lượng khí (số mol n): không đổi. V= hsố: P,T biến đổi. Hoạt động 2. Xây dựng định luật Sác lơ Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Ghi bảng + Chúng ta đã trải qua giai đoạn đầu tiên của PPTN: Quan sát và suy luận. Bước tiếp theo: Hãy nêu dự đoán về mối quan hệ định lượng giữa áp suất P và nhiệt độ tuyệt đối T của một lượng khí nhất định khi thể tích không đổi? (Gợi ý :+ P tỉ lệ thuận với T, phụ thuộc T theo hàm số bậc nhất hay quan hệ khác?) + Trước tiên ta kiểm tra dự đoán 1 nếu P/T là hằng số thì P T, nếu P/T không phải là hằng số thì có thể xác định mối quan hệ giữa chúng bằng cách vẽ đồ thị P(T) dựa vào số liệu thí nghiệm: Nếu đồ thị là đường thẳng đi qua gốc toạ độ thì P tỉ lệ thuận với T; Nếu đồ thị là đường thẳng không qua gốc toạ độ thì P phụ thuộc T theo hàm số bậc nhất; . ( GV nói thêm: khi V= hs: T thay đổi dẫn đến P thay đổi. Không thể có P thay đổi nên dẫn đến T thay đổi nên trong Vật lí người ta không viết T tỉ lệ thuận với P). Hãy xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán? + Cần những dụng cụ gì? Dụng cụ cần đạt yêu cầu nào? Cách đọc số liệu? Cách xác định sai số dụng cụ? (chiếu S1 về cách tính sai số) + Cách bố trí các dụng cụ ? +Các bước tiến hành thí nghiệm? Cách xử lí số liệu? (Cách xây dựng phương án thí nghiệm này hs đã học ở bài trước nên khi hs không trả lời được thì gv mới gợi ý. GV cần nói rõ: khi ta cắm nhiệt kế vào khối khí giúp ta đo được nhiệt độ khí ngay thời điểm đọc mà không cần khuấy nước chờ nhiệt độ của nước và khí cân bằng nhau ). Chú ý: - Cách ghi số liệu áp suất khi dùng đồng hồ đo huyết áp: giá trị P(mmHg) phải là tổng P đọc trên đồng hồ + 760 dùng bộ thí nghiệm này có sai số dụng cụ nhỏ. Sai số của áp kế cũng nhỏ nên khi xử lí số liệu, chúng ta chỉ cần tính sai số ngẫu nhiên, nếu <5% thì kết quả đủ chính xác. - Khi khảo sát sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng bằng phương pháp biến đổi kèm theo, phải thay đổi mỗi đại lượng lớn thì kết quả mới khách quan ( không dưới 20 %). Nên thay đổi nhiệt độ sao cho cả áp suất và nhiệt độ khí thay đổi không dưới 20% giá trị ban đầu thì kết quả thí nghiệm mới có tính khách quan. * Tiến hành thí nghiệm, xử lí số liệu. Chia 6 nhóm. Giao nhiệm vụ cho các nhóm: + Quan sát thí nghiệm, ghi số liệu vào bảng phụ, khảo sát thương số P/T, xử lí số liệu, rút ra kết luận. + Làm thí nghiệm cùng hai học sinh. Một học sinh đọc số liệu. Một học sinh ghi số liệu lên bảng. Các học sinh khác theo dõi sự phụ thuộc P theo nhiệt độ trên màn hình và xử lí số liệu. + Kiểm tra các nhóm làm việc. * GV thông báo, bổ sung để thể chế hóa tri thức: Trong 1 tiết không thể thực hiện nhiều thí nghiệm khác nhau nhưng các thí nghiệm khác cho thấy với cùng lượng khí ở các thể tích khác nhau hằng số. Giá trị của hằng số này không phụ thuộc vào P, T mà chỉ phụ thuộc vào V khí và lượng khí (số mol). Kết quả này đúng cho khí lí tưởng và khí thực ở điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất nhỏ. Đó chính là kết quả nghiên cứu thực nghiệm do nhà bác học Sác lơ tìm ra. Kết quả đó được phát biểu thành định luật gọi là định luật Sác lơ. Hãy phát biểu nội dung định luật? Thông báo: Định luật này cũng được xây dựng bằng con đường lí thuyết theo phương pháp thống kê dựa trên việc nghiên cứu mô hình của khí lí tưởng. * Hãy nêu điều kiện áp dụng định luật? Khí thực có P,T cao định luật không đúng nữa. * Định luật được ứng dụng như thế nào trong thực tế? Gợi ý: Nhiệt kế có nguyên tác hoạt động như thế nào? * Sự phụ thuộc của P theo T được biểu diễn bằng biểu thức hoặc bằng đồ thị. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ được gọi là đường đẳng tích. * Vẽ dạng đồ thị đường đẳng tích? GV bổ sung: Khi hạ thấp nhiệt độ của khí thực thì sự phụ thuộc của đó vẫn tuân theo quy luật trên cho đến khi khối khí ấy chưa hóa lỏng. Khi hạ nhiệt độ đến -2700C thì mọi loại khí thực đều hóa lỏng. Thừa nhận rằng có chất khí tồn tại ở nhiệt độ thấp, khí ấy vẫn tuân theo định luật Sác lơ, dựa vào đó mà suy ra độ không tuyệt đối. . Dựa vào một số lập luận khác, chặt chẽ và vững chắc của nhiệt động lực học, người ta vẫn đưa ra kết luận về sự tồn tại của độ không tuyệt đối ứng với -273,150C và thực nghiệm đã kiểm chứng kết luận ấy là đúng. + Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí ta có các đường đẳng tích khác nhau. + GV vẽ tiếp đường biểu diễn P(T) của cùng 1 lượng khí với thể tích khác. So sánh thể tích khí trong hai trường hợp? - Thảo luận nhóm và trả lời: + P tỉ lệ thuận với T. + T tăng thì P tăng, không tỉ lệ thuận. + P tăng theo hàm số bậc nhất đối với nhiệt độ tuyệt đối. * Thảo luận nhóm v