Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 50 - Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (tiết 1)

Ngày soạn: 28/02/2009 Ngày dạy:03/02/2009 Tiết:50 Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG (Tiết 1) I.MỤC TIÊU: 1.Về kiến thức: - Từ các phương trình của định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ xây dựng được phương trình Claperôn và từ biểu thức của phương trình này viết được biểu thức đặc trưng cho các đẳng quá trình. 2.Về kĩ năng: - Sử dụng phương pháp nghiên cứu sự phụ thuộc của một đại lượng đồng thời vào nhiều đại lượng khác. Cụ thể trong bài là sự phụ thuộc của p đồng thời vào V và T. - Vận dụng được phương trình Claperôn để giải các bài tập trong SGK. - Vẽ đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p,v) và đường đẳng tích trong hệ toạ độ (p,v). 3.Về thái độ: - Hứng thú trong học tập vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp vật lý cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học. - Có tác phong tỉ mỉ ,cẩn thận, chính xác. II.CHUẨN BỊ: 1.Giáo viên: - Hình vẽ 31.3 - Phiếu học tập. 2.Học sinh: - Ôn lại các bài 29 và 30. - Bảng hoạt động nhóm. III.TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1.Hoạt động 1(5 phút): Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát, đặt vấn đề. TG Hoạt động của HS Hoạt động của GV 4 phút 1 phút - Học sinh báo cáo - Trả lời - Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số - Kiểm tra bài cũ: + Phát biểu định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ và viết biểu thức? ĐVĐ:Định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ chỉ xác định mối liên hệ giữa hai trong ba thông số trạng thái của một lượng khí khi thông số còn lại không đổi. Trong thực tế thường xảy ra các quá trình trong đó cả ba thông số p,V,T đều biến thiên phụ thuộc lẫn nhau.Các em hãy nhìn vào hình 31.1, khi ta nhúng một quả bóng bàn bẹp vào nước nóng, quả bóng phồng lên như cũ.Trong quá trình này ,cả nhiệt độ , thể tích và áp suất của lượng khí chứa trong quả bóng đều thay đổi. Vậy phương trình nào xác định mối liên hệ giữa ba thông số của lượng khí này? Tiết học hôm nay sẽ giúp chúng ta hiểu rõ điều đó. 2.Hoạt động 2(5 phút): phân biệt khí thực và khí lý tưởng TG Hoạt động của HS Hoạt động của GV Nội dung kiến thức 5 phút - Trả lời - Trả lời - Trả lời * Trước hết chúng ta cùng phân biệt khí thực và khí lý tưởng. - Nhắc lại định nghĩa khí lý tưởng? - Đọc SGK và trả lời các câu hỏi sau: + Khí trong tự nhiên có tuân theo định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ hay không? ( Nhấn mạnh:chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật chất khí.) + Trong trường hợp nào có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng? - Nhận xét , bổ sung (Ở những điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng. - Khi không yêu cầu độ chính xác cao, ta có thể áp dụng các định luật về chất khí lí tưởng để tính áp suất, thể tích và nhiệt độ của khí thực.) I.Khí thực và khí lí tưởng. - Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật chất khí. - Ở những điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng. 3.Hoạt động 3(20 phút):Xây dựng phương trình trạng thái của khí lí tưởng TG Hoạt động của HS Hoạt động của GV Nội dung kiến thức 20 phút - Lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt: p1V1=p2V2 - Lượng khí chuyển từ trạng thái 1’ sang trạng thái 2 bằng quá trình đẳng tích. - Từ (1) và (2) ta có: hay := hằng số - Hoạt động nhóm , vẽ trên bảng của nhóm. *Mục II chúng ta cùng xây dựng phương trình trạng thái của khí lí tưởng. - Để lập phương trình này ta chuyển lượng khí từ trạng thái 1(p1,V1,T1) sang trạng thái 2(p2,V2,T2) thông qua trạng thái trung gian 1’(p1’,V2,T2). p1 p’1 p2 1 V1 1’ V2 2 V2 T1 T=hs T1 V=hs T2 - Hoàn thành yêu cầu C1? - Gợi ý: + Lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ , thông số nào không đổi và từ trạng thái 1’ sang trạng thái 2 thông số nào không đổi? Áp dụng định luật nào cho từng quá trình biến đổi trạng thái? - Hướng dẫn học sinh rút ra phương trình trạng thái. - Phương trình: p1V1/T1=p2V2/T2 cho mối liên hệ trực tiếp giữa các thông số của hai trạng thái hoàn toàn khác nhau của một lượng khí xác định. Đây là hai trạng thái bất kì nên phương trình đúng với mọi trạng thái. Vậy phương trình tổng quát có dạng như thế nào? - Lưu ý với học sinh: trong biểu thức tổng quát thì hằng số phụ thuộc vào khối lượng khí đang xét. -Giới thiệu nhanh lịch sử ra đời và đặt tên của phương trình. - Gỉa sử V1T1, hãy biểu diễn quá trình biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 trong hệ toạ độ (p,V)?( vẽ trục toạ độ lên bảng ). - Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị: + Hãy xác định các điểm biểu diễn trạng thái 1 và 2 (gợi ý học sinh xác định). + Xác định điểm biểu diễn trạng thái 1’ ( gợi ý học sinh xác định). + Vẽ đường biểu diễn sự biến đổi trạng thái 1 sang trạng thái 1’ và từ trạng thái 1’ sang trạng thái 2. - Nhận xét, kết luận. II.Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. p1 p’1 1 V1 1’ V2 T1 T=hs T1 P2 2 V2 V=hs T2 - Áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt : p1V1=p2V2 (a) - Áp dụng định luật Sáclơ: - Từ (a) và (b) ta có: - Tổng quát: = hằng số Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Claperon). -Đồ thị. 4.Hoạt động 4(13 phút):Vận dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng TG Hoạt động của HS Hoạt động của GV Nội dung kiến thức 13 phút - Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm. - Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm. - Yêu cầu học sinh làm bài tập trong phiếu học tập. Bài 1: Một lượng khí đựng trong một xilanh có pit-tông chuyển động được. Các thông số trạng thái của lượng khí này là : 2 atm, 15 lit, 300 K. Khi pit-tông nén khí, áp suất của khí tăng lên tới 3,5 atm, thể tích giảm còn 12 lit. Xác định nhiệt độ của khí nén? - Gợi ý: + Xác định các thông số ở trạng thái 1 và 2. + Sử dụng phương trình Claperon để tìm thông số còn lại. - Nhận xét và sữa bài giải. Bài 2: Trong quá trình nào sau đây, cả ba thông số trạng thái của một lượng khí xác định đều thay đổi ? Không khí bị nung nóng trong một bình đậy kín. Không khí trong một quả bóng bàn bị một học sinh dùng tay bóp bẹp. Không khí trong một xilanh được nung nóng, dãn nở và đẩy pit-tông dịch chuyển. Trong cả ba hiện tượng trên. - Yêu cầu học sinh chọn đáp án và giải thích . - Nhận xét , bổ sung. - Bài tập áp dụng. Giải bài 1: Tóm tắt: Trạng thái 1: p1= 2 atm V1= 15 lit ,T1= 300 K Trạng thái 2: p2= 3,5 atm V2= 12 lít, T2=? Áp d ụng: Thay số ta được: T2= 420K - Đáp án đúng câu C. 5.Hoạt động 5(2 phút):Củng cố bài học, dặn dò. TG Hoạt động của HS Hoạt động của GV 2 phút - Cá nhân củng cố bài học. - Phân biệt khí thực và khí lí tưởng. - Bài học này học sinh cần nắm phương trình trạng thái của khí lí tưởng. - Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng có thể rút ra biểu thức của định luật Bôilơ-Mariốt và biểu thức của định luật Sáclơ.Nếu thông số p không đổi mối quan hệ giữa V và T như thế nào ?Giúp học sinh nhận thức vấn đề cần giải quyết của tiết sau. - Làm các bài tập còn lại trong phiếu học tập và trong SGK. IV.RÚT KINH NGHIỆM: .. Quy Nhơn, ngày 28 tháng 02 năm 2009 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực tập Nguyễn Thị Ngọc Sang Kiều Anh Nhật