Đề tài Vận dụng các bước giải bài tập vật lý để giải bài tập về CƠ và NHIỆT của lớp 8

A PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu: Là giáo viên dạy vật lý bậc trung học cơ sở trong nhiều năm qua, tôi luôn quan niệm rằng dạy học vừa để nâng cao chất lượng giúp học sinh đạt chuẩn kiến thức vừa dạy kĩ năng sống đề các em phát triển năng lực tư duy vận dụng kiến thức có sáng tạo vào cuộc sống. Muốn vậy, dạy vật lý và phát triển tư duy phải được chú trọng hơn bao giờ hết. Điều này có nghĩa là chống lại thói quen dạy giáo điều, học thuộc lòng, mà phải tăng cường rèn cho học sinh thói quen tư duy hữu dụng, tiến tới tư duy sáng tạo trong quá trình dạy học của chúng ta. Nói cách khác, nhiệm vụ của Giáo viên vật lý không chỉ là dạy định lý, định luật mà hơn hết chúng ta cần phải giúp học sinh vận dụng lý thuyết đã học và tiến tới vận dụng có sáng tạo, hình thành cho các em một thói quen, một phản xạ tốt khi gặp phải những vấn đề này ở thực tế cuộc sống. Để làm được những điều này người Giáo viên cần có những bài tập thích hợp cho từng lớp, từng đối tượng và giúp đỡ cho học sinh tìm ra phương pháp tốt nhất để giải các bài tập vật lý. Trong chương trình vật lý bậc trung học cơ sở, bao gồm bài tập về Điện học, Quang học, Cơ học, Nhiệt học Trong chương trình vật lý lớp 8 có hai chương là chương I: CƠ HỌC và chương II: NHIỆT HỌC. Do đó, trong bài viết này tôi chỉ giới thiệu đế tài: “ Vận dụng các bước giải bài tập vật lý để giải bài tập về CƠ và NHIỆT của lớp 8”. 2. Cơ sở lý luận: Bài tập vật lý giúp học sinh biết vận dụng kiến thức để giải quyết nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của cuộc sống. bài tập vật lý còn là thước đo mức độ hiểu biết, kỹ năng của mỗi học sinh. Muốn giải được bài tập vật lý học sinh phải vận dụng các thao tác: tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoáđể xác định được bản chất vật lý, trên cơ sở chọn ra các công thức thích hợp cho từng dạng bài tập. Vì thế giải bài tập vật lý cũng chính là phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tích cực trong suy luận của học simh Khi làm bài tập học sinh phải nhớ lại kiến thức đã học sau đó dựa vào bản chất của vật lý trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng loại bài tập cụ thể. Chính vì thế, khi giải bài tập vật lý sẽ giáo dục cho học sinh tính tự lập, vượt khó, cẩn thận, kiên trì, để rèn luyện và trao dồi năng lực trở thành người hữu dụng cho nước nhà. 3. Nghiệm vụ của đề tài: * Đối với Giáo viên: - Giúp giáo viên dạy tốt các tiết dạy bài tập vật lý. - Nâng cao chất lượng của tiết dạy bài tập vật lý. - Nâng cao chất lượng của các bài kiểm tra và bài thi cuối học kì. *Đối với học sinh: - Học sinh biết vận dụng lý thuyết đã học vào bài tập áp dụng và ngược lại qua việc giải bài tập học sinh khắc sâu lý thuyết đã học. - Rèn luyện cho học sinh tính chính xác, trình bày khoa học, hình thành những đức tính tốt như tinh thần tự lập, kiên trì, tính vượt khó và đặc biệt là tạo niềm vui trí tuệ. - Đây là yếu tố rất quan trọng và còn là phương tiện rất tốt trong việc phát triển óc tư duy, óc tưởng tượng, tính sáng tạo, tính tự lực để học sinh tự hoàn thiện mình về mặt nhận thức và tích luỹ thành vốn kiến thức riêng của mình. 4. Phương pháp nghiên cứu: * Tìm hiểu các tài liệu về giải bài tập vật lý bậc trung học cơ sở. * Áp dụng vào các tiết giải bài tập ở trên lớp, qua các tiết thực hành thí nghiệm. *Thông qua việc tổ chức các hình thức dạy học ở lớp và hướng dẫn học sinh tự học ở nhà. * Thu thập các kết quả của các bài kiểm tra 15 phút, một tiết, các bài thi ở cuối học kì. B PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: THỰC TRẠNG KHI DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ LỚP 8 Khi giảng dạy vật lý lớp 8, qua các tiết dạy giải bài tập,qua các bài kiểm tra của học sinh tôi nhận thấy học sinh gặp những thuận lợi và khó khăn sau: I. Thuận lợi: 1. Kiến thức vật lý 8 chỉ đòi hỏi học sinh quan sát các hiện tượng vật lý để rút ra nhận xét và kết luận mà không yêu cầu học sinh giải thích bản chất vật lý của sự vật hiện tượng đó. 2. Đa số các bài tập vật lý điều liên hệ thực tế nên học sinh dể hiểu được yêu cầu của đề và có thể vận dụng được vào thực tế cuộc sống. II. Khó khăn: 1. Khó khăn thứ nhất là học sinh chưa có hệ thống lại trọng tâm của từng bài học, chưa sử dụng thành thạo các công thức đã được học liên quan đến hiện tượng vật lý nào và đặc biệt là học sinh chưa lưu ý đến đơn vị chuẩn của từng đại lượng trong công thức. 2. Khó khăn thứ hai là học sinh chưa có kỹ năng vận dụng kiến thức vật lý vì vậy các em chỉ giải một cách mò mẩm không có định hướng rõ ràng. 3. Khó khăn thứ ba là học sinh chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi, điều kiện của bài toán, xem xét các hiện tượng vật lý, từ đó nắm vững mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho và các đại lượng phải tìm. CHƯƠNG II: BIỆN PHÁP I. Hướng dẫn thật kỹ phần lý thuyết, nhấn mạnh trọng tâm của bài học, hướng dẫn học sinh sử dụng thành thạo các công thức đã học và đặc biệt lưu ý đơn vị của từng đại lượng trong công thức. Dưới đây là những kiến thức cơ bản của chương I: Cơ học và chương II: Nhiệt học. 1.Tóm tắt các công thức của phần cơ học: 1.1. Công thức tính vận tốc: υ = F Trong đó: Ÿ S là quãng đường, đơn vị là (m) hay (km). Ÿ t là thời gian, đơn vị (s) hay (h) Ÿ υ là vận tốc, đơn vị (m /s) hay (km/h) 1.2. Công thức tính vận tốc trung bình: υtb = ; υtb = FTrong đó: Ÿ S là quãng đường, đơn vị (m) hay (km). Ÿ t là thời gian, đơn vị (s) hay (h) Ÿ υtb là vận tốc trung bình, đơn vị (m /s) hay (km/h) 1.3. Công thức tính áp suất chất lỏng: P = d . h F Trong đó: Ÿ d là trọng lượng riêng của chất lỏng, đơn vị (N/ m3) Ÿ h là chiều cao cột chất lỏng, đơn vị (m ) Ÿ P là áp suất, đơn vị (N/m2 hoặc pa) 1.4. Công thức tính áp suất chất rắn: P = F Trong đó: Ÿ F là áp lực, đơn vị (N) Ÿ S là diện tích bị ép, đơn vị (m2) Ÿ P là áp suất, đơn vị (N/m2 ) 1.5 Công thức tính lực đẩy Ac-si- met: FA = d.V F Trong đó: Ÿ d là trọng lượng riêng của chất lỏng, đơn vị (N/ m3) Ÿ V là thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ, đơn vị (m3 ) Ÿ FA là lực đẩy Ac-si- met, đơn vị (N) 1.6. Công thức tính công: A= F.S FTrong đó: Ÿ F là lực, đơn vị (N) Ÿ S là quãng đường vật di chuyển , đơn vị (m ). Ÿ A là công , đơn vị ( J) 1.7. Công thức tính công suất: P = F Trong đó: Ÿ A là công, đơn vị (N.m hoặc J ) Ÿ t là thời gian, đơn vị (s ). Ÿ P là công suất , đơn vị (W) 2.Tóm tắt các công thức của phần nhiệt học: 2.1) Các công thức tính nhiệt lượng: + Nhiệt lượng vật thu vào: Q = m.c( to2 – to1) + Nhiệt lượng vật tỏa ra: Q = m.c( to1 – to2) F Trong đó: Ÿ Q là nhiệt lượng, đơn vị là (J ). Ÿ m là khối lượng, đơn vị là (Kg). Ÿ C là nhiệt dung riêng, đơn vị là ( J/kg.K) Ÿ to1 là nhiệt độ lúc đầu và to2 là nhiệt độ lúc sau, đơn vị là (oC) 2.2) Công thức tính nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra: Q = m.q F Trong đó: Ÿ Q là nhiệt lượng, đơn vị là ( J). Ÿ m là khối lượng, đơn vị là (Kg). Ÿ q là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu, đơn vị là (J/kg) 2.3) Nguyên lí truyền nhiệt: Khi chỉ có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì: + Vật có nhiệt độ cao truyền cho vật có nhiệt độ thấp hơn. + Khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì quá trình trao đổi nhiệt ngừng lại. + Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa ra = Qthu vào 2.4) Động cơ nhiệt: + Hiệu suất của động cơ nhiệt: H = .100% II. Hướng dẫn học sinh các bước cơ bản để giải bài tập vật lý nhằm giúp các em có định hướng rõ ràng hơn trong quá trình giải bài tập: Qua quá trình tự nghiên cứu, tham khảo các bước giải bài tập vật lý của nhiều tài liệu khác nhau tôi rút ra được rằng: để giải bài tập vật lý chỉ cần bốn bước cơ bản như sau: Bước 1: Tóm tắt dữ kiện bao gồm: đọc kỹ đề bài ( khác với đọc thuộc đề bài), tìm hiểu dữ kiện của đề bài sau đó dùng ký hiệu để tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Có thể dùng hình vẽ để mô tả lại tình huống của đề bài.(lưu ý đổi đơn vị cho phù hợp khi tóm tắt đề bài) Bước 2: Phân tích nội dung để làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối liên hệ của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào sau đó suy ra công thức cần tìm Bước 3:, Lựa chọn cách giải cho phù hợp đồng thời lưu ý đơn vị của từng đại lượng trong công thức phải phù hợp, sau đó thay số và tính toán kết quả. Bước 4: Kiểm tra lại để xác nhận kết quả. Như vậy, để học tốt môn vật lý trước tiên học sinh phải thuộc và sử dụng thành thạo các công thức đồng thời kết hợp với bốn bước cơ bản để giải bài tập vật lý, đây chính là nền tảng vững chắc để học sinh dễ dàng tiếp cận và có hứng thú khi giải được bài tập vật lý. III. Các dạng bài tập áp dụng: 1. Các ví dụ về bài tập của chương I: Cơ học 1.1 Dạng bài tập tính vận tốc: Ví dụ1: Cứ trong một phút, tàu hoả chuyển động đều và đi được 180m. Tính vận tốc ra m/s . Đoạn đường mà tàu đi được trong 10s. Thực hiện các bước giải Bài giải Bước 1: Đọc tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dạng chuyển động đều, cho biết quãng đường và thời gian chuyển động, yêu cầu tính υ và S2 tại những thời điểm khác nhau. Bước 2: Viết công thức có liên quan: -Công thức tính vận tốc: υ = ( Bước 3: Thay số và tính) - Từ công thức tính vận tốc suy ra công thức tính quãng đường là S = t . υ. Tuy nhiên theo đề bài, ta có công thức tính quãng đường lúc sau là: S2 =t.υ (thay số vào công thức và tính) Bước 4: Kiểm tra và xác nhận kết quả: Kết quả chính xác Cho biết: t = 1 phút = 60s S = 180m t2 = 10s Tính: υ = ? m/s . S2 =? m Giải: Vận tốc của tàu hoả là: Ta có: υ = = = 3 (m/s) Quãng đường mà tàu đi được trong 10s là S2. Ta có: S2 = t2 . υ = 10.3 = 30 (m) Đáp số: a) υ = 3 (m/s) b) S2 = 30 (m) Ví dụ2: Một người đi xe đạp xuống một cái dốc dài 120m hết 30 giây. Xuống hết dốc xe lăn tiếp một đoạn đường dài 60m trong 24 giây rồi mới dừng hẳn. Tính vận tốc trung bình của người đi xe đạp trên mỗi đoạn đường và trên cả quãng đường? ( C5 tr 13 SGK vật lý 8) Thực hiện các bước giải Bài giải Bước 1: Đọc tìm hiều dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dùng hình vẽ để mô tả đề bài: A B C + AB là cái dốc dài 120m gọi là S1, xe lăn trong thời gian t1= 30s + BC là đoạn đường xe lăn tiếp theo dài 60m gọi là S2, xe lăn trong thời gian t2 = 24s + AC là cả đoạn đường gồm S1+ S2 Bước 2: Viết các công thức có liên quan: - Công thức tính vận tốc trung bình của đoạn đường AB: υtb1 = (Bước 3: thay số và tính) - Công thức tính vận tốc trung bình của đoạn đường BC: υtb2 = (Bước 3: thay số và tính) - Công thức tính vận tốc trung bình của cả đoạn đường: υtb = (Bước 3: thay số và tính) Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: Vì υtb1 lúc xuống dốc lớn υtb2 lúc xuống hết dốc, kết quả công nhận. Cho biết: S1 = 120m S2 = 60m t1 = 30s t2 = 24s Tính: υtb1 =? m/s υtb2 =? m/s υtb =? m/s Giải: - Tính vận tốc trung bình của đoạn đường AB và BC; Ta có: υtb1 = = υtb1 = 4 (m/s) Và υtb2 = υtb2 = 2,5 (m/s) - Tính vận tốc trung bình của cả đoạn đường: Ta có: υtb = = υtb = 3,33 (m/s) Đáp số: υtb1 = 4 m/s υtb2 = 2,5 m/s υtb = 3,33 m/s 1.2 Dạng bài tập tính áp suất: Ví dụ1: Đặt một bao gạo 60kg lên một cái ghế bốn chân có khối lượng 4kg. Diện tích tiếp xúc với mặt đất của mỗi chân ghế là 8cm2. Tính áp suất của các chân ghế tác dụng lên mặt đất.(baì 7.6. tr 12/SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dữ kiện của đề bài cho biết khối lượng của bao gạo và khối lượng của bốn chân ghế, từ đó ta suy ra được áp lực của gạo và bốn chân ghế lên mặt đất là P = 60.10 + 4.10. - Mỗi chân ghế có diện tích 8 cm2 vậy diện tích của bốn chân ghế là S= 4.8 cm2 ( lưu ý đơn vị) Bước 2: Viết các công thức có liên quan: - Công thức tính áp suất: P = Bước 3: Thay số vào biểu thức rồi tính kết quả: Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: P = 200 000N/m2 là đúng. Cho biết: P = (60.10 + 4.10) N S = 4.8cm2 = 4. 0,0008 m2 Tính: P = ?N/m2 Giải: - Áp suất của bốn chân ghế tác dụng lên mặt đất: Ta có: P = = = 200 000 (N/m2) Đáp số: P = 200 000N/m2 Ví dụ2: Một thùng cao 1,2m chứa đầy nước. tính áp suất của nước tác dụng lên đáy thùng và lên một điểm cách đáy thùng 0,4m. Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m3 (C7 trang 30 SGK vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dùng hình vẽ để mô tả đề bài: . h1 h2 * A Ÿ + Gọi h1 là chiều cao của cột chất lỏng tác dụng lên đáy bình. + Gọi h2 là chiều cao của cột chất lỏng tác dụng lên điểm A là điểm cách đáy thùng 0,4m. Vậy h2 = h1 – 0,4m. Bước 2: Viết công thức có liên quan để tính áp suất chất lỏng: P = d . h Bước 3: Công thức trên phù hợp để giải.Thay số và tính kết quả. Bước 4: Xác nhận kết quả. Cho biết: h1 = 1,2m h2 = h1 – 0,4 = 1,2 – 0,4 = 0,8 m d = 10 000N/m3 Tính: P1= ? N/m2 P2= ? N/m2 Giải: - Áp suất chất lỏng tác dụng lên đáy thùng, thành thùng: Ta có: P1= h1.d = 1,2.10 000 = 12 000 (N/m2) P2= h2.d = 0,8.10 000 = 8 000 (N/m2) Đáp số: P1= 12 000 (N/m2) P2= 8 000 (N/m2) 1.3 Dạng bài tập tính lực đẩy Ac- Si- Mét: Ví dụ 1: Thể tích của một miếng sắt là 2dm3. Tính lực đẩy Ác- Si- mét tác dụng lên miếng sắt khi nhúng chìm nó trong nước, trong rượu. Cho biết trọng lượng riêng của nước là 10 000N/m3, của rượu là 8000N/m3.(Bài 10.5/trang 16 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dữ kiện của đề bài cho thể tích của vật V = 2dm3 (lưu ý đơn vị) nhúng chìm trong nước, trong rượu và trọng lượng của 2 chất lỏng trên, yêu cầu tính lực đẩy Ác- Si- Mét FA lên miếng sắt. Bước 2: Viết công thức có liên quan. -Công thức tính lực đẩy Ác- Si- Mét: FA = d.V Bước 3: Công thức trên phù hợp để giải vì thế chỉ cần thay số vào công thức và tính kết quả. Bước 4: Xác nhận kết quả Cho biết: V = 2 dm3 = 0,002 m3 dnước = 10 000 N/m3 drượu = 8 000 N/m3 Tính: FArượu = ? N FAnước = ? N Lực đẩy Ác- Si- Mét ở những độ sâu khác nhau như thế nào? Giải: - Lực đẩy Ác- Si-Mét lên miếng sắt khi nhúng chìm trong rượu: FArượu = drượu .V= 8 000.0,002 = 16 (N) - Lực đẩy Ác- Si-Mét lên miếng sắt khi nhúng chìm trong nước: FAnước = dnướcV= 10 000.0,002 = 20 (N) - Lực đẩy Ác- Si-Mét lên miếng sắt không thay đổi khi nhúng nó ở những độ sâu khác nhau, vì lực đẩy Ác- Si-Mét chỉ phụ thuộc vào trọng lượng riêng của chất lỏng và thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Đáp số: FArượu = 16 (N) FAnước = 20 (N) Ví dụ 2: Khi treo một vật nặng vào một lực kế thì lực kế chỉ 15N; Khi nhúng chìm hết vật vào trong dầu và khi vật ở trạng thái cân bằng thì lực kế chỉ 11N. a) Phân tích các lực lên vật khi nhúng vật trong dầu? ( Nêu tên gọi các lực, phương và chiều của chúng ). b) Xác định lực đẩy Ác-Si-Mét của dầu tác dụng lên vật khi nhúng chìm hết vật trong dầu? c) Xác định thể tích của vật khi nhúng chìm hết vật trong dầu? d) Nếu chỉ thả vật sao cho chỉ có một nửa vật chìm trong dầu thì số chỉ của lực kế sẽ là bao nhiêu khi vật ở trạng thái cân bằng? Cho biết trọng lượng riêng của dầu là 8000N/m3 (Đề thi HKI năm học 2009-2011) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Theo dữ kiện của đề bài ta biết vật có trọng lượng P = 15N và khi nhúng chìm trong dầu thì lực kéo cùa lò xo là F = 11N, như vậy dựa vào lý thuyết đã học sẽ tính được lực FA. Bước 2: Viết các công thức có liên quan, sau đó suy ra các công thức cần tìm: - Dựa vào kết quả của bài thực hành “Nghiệm lại lực đẩy Ác-Si-Mét/ trang40 SGK lý 8” khi vật ở trạng thái cân bằng thì: P = FA + F => FA = P - F - Công thức tính FA = d.V. => V = Bước 3: Thay số và tính kết quả Bước 4: Kết quả chúnh xác Cho biết: P = 15N F = 11N Tính: a) Phân tích các lực lên vật. b) FA =?N c) V= ? m3 d) Nếu Chỉ có một nửa vật chìm trong dầu tính F/A=?N và F/ = ? Giải: a) Khi nhúng vật chìm trong dầu có 3 lực cùng phương thẳng đứng tác dụng lên vật là: Trọng lực P hướng xuống, lực kéo F của lò xo và lực đẩy Ác-Si- Mét FA hướng lên. b) Tính lực đẩy Ác-Si- Mét: Ta có: P = FA + F => FA = P - F = 15 – 11= 4 ( N) c) Thể tích của vật: Từ công thức: FA = d.V. => V = == 0,5.10-3 (m3 ) V = 500 (cm3) c) Khi nhúng ½ vật vào rượu thì lực đẩy Ác-Si- Mét lên vật là: F/A= (N) Do đó số chỉ của lực kế là: F/ = P - F/A = 15-2 = 13 (N) Đáp số: FA= 4 ( N) V = 500 (cm3) F/A= 2 (N) F/ = 13(N) 1.4 Dạng bài tập về công và công suất: Ví dụ1: Tính công suất của một người đi bộ, nếu trong 2 giờ người đó bước đi 10 000 bước và mỗi bước cần một công là 40J.( Bài 15.2/trang 21 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Cho biết công của người đi bộ 10000 bước là A= 10 000 .40J và thời gian đi bộ là 2 giờ (lưu ý đơn vị), tính công suất của người đi bộ. Bước 2: Các công thức có liên quan để giải: P = Bước 3: Thay số và tính. bước 4: Xác nhận kết quả. Cho biết: A = 10 000.40 = 400 000 (J) t = 2 giờ = 2.3 600 = 7 200 (s) Tính: P = ? W Giải: Ta có công thức tính công suất: P = = = 55,55 (W) Đáp số: P = 55,55 (W) Ví dụ2: Một con ngựa kéo xe chuyển động đều với lực kéo là 600N. Trong 5 phút công thực hiện được là 360 kJ.Tính vận tốc chuyển động của xe. (bài 13.4 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Dữ kiện của đề bài cho lực kéo F = 600N, thời gian thực hiện t = 5 phút, công sinh ra A= 360kJ, yêu cầu tính vận tốc υ= ? (lưu ý đơn vị của A và t) Bước 2: Dựa vào dữ kiện của đề bài có liên quan đến các công thức sau: - Công thức tính công: A = F.S - Công thức tính vận tốc: υ = ( Bước 3: Thay số và tính) - Suy ra công thức cần tìm: Từ công thức: A = F.S => S = sau đó thay số vào rồi tính kết quả Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: υ = 2 (m/s). Nên kết quả công nhận. Cho biết: F = 600N t = 5 phút = 300s A = 360kJ = 360 000 J Tính: υ = ? m/s Giải: - Ta có công thức tính công: A = F.S => S = = 600 (m) - Vận tốc cùa con ngựa kéo xe là: υ = = = 2 (m/s) Đáp số: υ = 2 (m/s) 2. Các ví dụ về bài tập của chương II: Nhiệt học: 2.1. Dạng bài tập về cung cấp nhiệt lượng: Ví dụ 1: Người ta cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng là 840 kJ. hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ? (bài 24.3, trang 31 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích, tìm hiểu dữ kiện: đề bài cho 2 lít nước đồng nghĩa với 2 kg nước. Bước 2: Viết các công thức có liên quan: Dữ kiện của đề bài có liên quan đến công thức: Q = m.C. rt0 Bước 3: Từ bước 2 rút ra công thức cần tìm là: rt0 = Bước 4: Thay số và tính sau đó kiểm tra để xác nhận kết quả: rt0 = 20 ( 0C ) nên kết quả được công nhận. Cho biết: V = 20l => m = 20 kg Q = 840 kJ = 840 000 J C = 4200J/ kg.k Tính: rt0 = ? Giải: - Ta có công thức tính nhiệt lượng: Q = m.C. rt0 => rt0 = = = 20 ( 0C ) Đáp số: rt0 = 20 ( 0C ) Ví dụ 2: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại, biết rằng phải cung cấp cho 5 kg kim loại này ở 20oC một nhiệt lượng khoảng 59 kJ để nó nóng lên đến 50oC. Kim loại đó tên là gì? ( bài 24.5, trang 31 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc, phân tích tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Đề bài cho biết khối lượng, độ tăng nhiệt độ và nhiệt lượng cần cung cấp cho kim loại, yêu cầu tính nhiệt dung riêng của kim loại đó. Bước 2: Viết các công thức có liên quan đến dữ kiện của đề bài: - Công thức tính nhiệt lượng: Q = m.C (t02 - t01) => C = Bước 3: Thay số vào công thức và tính. Bước 4: Kết quả tìm được phù hợp với điều kiện của đề bài. Cho biết: m = 5kg to1 = 20oC to2= 50oC Q = 59 kJ = 59 000J Tính: C = ? J/ kg.k Giải: Nhiệt lượng cần để cung cấp cho kim loại này tăng từ 20oC đến 50oC được tính bởi công thức: Q = m.C (to2 – to1) => C = = = 393 (J/ kg.k) Vậy: C = 393 J/ kg.k nên khi tra vào bảng nhiệt dung riêng ta biết được kim loại này là đồng. 2.2 Dạng bài tập về trao đổi nhiệt và hiệu suất: Ví dụ 1: Một học sinh thả 300g chì ở 100oC vào 250g nước ở 58,5oC làm cho nước nóng lên tới 60oC. a) Hỏi nhiệt độ của chì ngay sau khi cân bằng nhiệt? b) Tính nhiệt lượng nước thu vào? c) Tính nhiệt dung riêng của chì? d) so sánh nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra trong bảng và giải thích tại sao có sự chênh lệch này. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.k. Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Đọc tìm hiểu dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Theo đề bài đây là quá trình trao đổi nhiệt giữa hai vật: + Vật toả nhiệt lượng là chì ( mchì). + Vật thu nhiệt lượng là nước (mnước). - Quá trình trao đổi nhiệt sẽ kết thúc khi nhiệt độ của chì và của nước bằng nhau tức là to2 = 60oC. Bước 2: Viết các công thức có liên quan đến dữ kiện của đề bài: - Công thức tính nhiệt lượng của nước thu vào là: Qthu vào = mnước.Cnước (to2 – to1nước) (Bước 3: thay số và tính) - Công thức tính nhiệt lượng của chì toả ra là: Qtoả ra = mchì.Cchì (to1chì – to2) (Bước 3: thay số và tính) - Phương trình cân bằng nhiệt: Qthu vào = Qtoả ra ( Bước 3: thay số và tính) Bước 4: Kiểm tra để xác nhận kết quả: Vì nhiệt dung riêng của chì là Cchì = 131 J/kg.K nên kết quả phù hợp. Cho biết: mchì = 300g = 0,3 kg mnước = 250g = 0,250 kg to1chì = 100oC to1nước = 58,5oC to2 = 60oC Cnước = 4200J/kg.K Tính: a) to2chì = ?oC b) Qthu vào =? J c) Cchì = ? J/kg.K d) So sánh kết quả với bảng nhiệt dung riêng, giải thích. Giải: a) Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của chì và của nước bằng nhau tức là to2 = 60oC. b) Nhiệt lượng nước thu vào là: Qthuvào= mnước.Cnước(to2 –to1nước) Qthuvào= 0,250.4200.(60- 58,5) Qthuvào = 1575 ( J ) c) Tính nhiệt dung riêng của chì: - Ta có: Qtoả ra = mchì.Cchì (to1chì – to2) Qtoả ra = 0,3.Cchì (100 - 60) Qtoả ra = Cchì 12 - Phương trình cân bằng nhiệt: Qthu vào = Qtoả ra ` 1575 = Cchì 12 => Cchì = = 131 (J/kg.K) d) Vậy nhiệt dung riêng của chì là Cchì = 131 J/kg.K, so với bảng nhiệt dung riêng trong sách giáo khoa vật lý 8 Cchì = 130 J/kg.K có chênh lệch vì có một phần nhiệt lượng đã toả ra môi trường xung quanh. Đáp số: - Nhiệt độ của chì khi cân bằng nhiệt là 60oC - Qnước thu vào = 1575 J - Cchì = 131 J/kg.K Ví dụ 2: Người ta dùng dầu hoả để đun sôi 2 lít nước ở 20oC đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5 kg. Tính nhiệt lượng dầu hoả cần thiết, biết rằng chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hoả toả ra làm nóng nước và ấm. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.k, của nhôm là 880J/kg.k, năng suất toả nhiệt của dầu hoả là 46.106 J/kg. (bài 26.3 tr 36 SBT vật lý 8) Thực hiện các bước giải Nội dung Bước 1: Tìm hiểu các dữ kiện và tóm tắt đề bài: - Đề bài cho đun sôi 2 lít nước có nghĩa là đun sôi 2 kg nước được đựng trong một ấm nhôm, như vậy có 2 chất cùng nhận nhiệt lượng để tăng nhiệt độ từ to1= 20oC đến nhiệt độ sôi là to2 = 100oC. - Chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hoả toả ra là cung cấp cho ấm và nước thu vào. Bước 2: Viết các công thức có liên quan: - Công thức tính nhiệt lượng của vật thu vào: Q = m.C(to2 – to1) ( Bước 3: thay số và tính) - Công thức tính hiệu suất: H = ( Bước 3: thay số và tính) - Công thức tính nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra: Q = m.q ( Bước 3: thay số và tính) Bước 4: Kiểm tra để công nhận kết quả: mdầuhoả = 0,051kg Nên kết quả được công nhận. Cho biết: Vnước = 2l vậy mnước = 2kg mnhôn = 0,5 kg to1= 20oC to2 = 100oC H = 30% Cnước= 4200 J/kg.k Cnhôm = 880 J/kg.k Qdầuhoả = 43.106 J/kg Tính: mdầuhoả = ? kg Giải: - Nhiệt lượng cần cung cấp cho 2kg nước để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 100oC: Qnước = mnước.Cnước(to2 – to1) = 2.4200(100 – 20) = 762000 (J) - Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,5kg nhôm để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 100oC: Qnhôm = mnhôm.Cnhôm(to2 – to1) = 0,5.880 (100- 20) = 35200 (J) - Vậy Qcóích = Qnước+ Qnhôm Qcóích = 67200 + 35200 = 707200(J) - Dựa vào công thức tính hiệu suất: H = .100 => Qtoànphan= .100% = .100 = 2357333 (J) - Mặt khác ta có: Qtoànphần = mdầuhoả.qdầuhoả => mdầuhoả = = = 0,051 (kg) Đáp số: mdầuhoả = 0,051kg IV. Kết quả đạt được khi áp dụng đề tài vào giảng dạy vật lý bậc Trung Học Cơ Sở: Thực tế khi áp dụng đề tài: “ Hướng dẫn học sinh các bước giải bài tập vật lý” vào việc giảng dạy vật lý ở Trường Trung Học Cơ Sở Phú An nhiều năm qua, kết quả có tiến bộ rõ rệt bằng minh chứng sau: * Kết quả áp dụng khi dạy vật lý lớp 9: * Kết quả áp dụng khi dạy vật lý lớp8: + Số liệu thu thập được khi chưa áp dụng đề tài: Năm học: (09-10) TSHS Bài thi dưới TB Bài thi trên TB BQ Huyện SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ HK I 208 137 65,9% 71 31,4% 37.4% HK II 204 130 63,7% 74 36,3% 52.94% + Số liệu thu thập được sau khi áp dụng đề tài: Năm học(10-11) TSHS Bài thi dưới TB Bài thi trên TB BQ Huyện SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ HK I 178 63 35,4% 115 64,6% 48.61% C KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận: Qua thực hiện nghiên cứu đề tài để đạt hiệu quả cao.Các ví dụ áp dụng từ cơ bản đến nâng cao nhằm phát huy năng lực, tính tích cực của học sinh để giáo viên phát hiện học sinh giỏi bộ môn, tạo nền tảng để bồi