Giáo án giảng dạy môn Vật lý 10 - Tiết 61: Sự nở vì nhiệt của chất rắn

Tiết 61 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Mô tả được các dụng cụ và phương pháp tiến hành thí nghiệm để xã định độ nở dài của vật rắn. - Dựa vào Bảng 36.1 ghi kết quả đo độ dãn dài của thanh rắn thay đổi theo nhiệt độ t, tính được giá trị trung bình của hệ số nén dài a. Từ đó suy ra công thức nở dài. - Phát biểu được quy luật về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn. Đồng thời nêu được ý nghĩa vật lý và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối. 2. Kỹ năng : Vận dụng thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trong đời sống và kỹ thuật.. II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Bộ dụng cụ thí nghiệm dùng đo độ nở dài của vật rắn. Học sinh : Ghi sẵn ra giấy các số liệu trong Bảng 36.1. Máy tím bỏ túi. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Phát biểu và viết biểu thức định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn. Viết biểu thức tính độ lớn của lực đàn hồi, giải tích và nêu đơn vị của các đại lượng trong đó. Hoạt động 2 (25 phút) : Tìm hiểu sự nở dài của vật rắn. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu thí nghiệm hình 36.2. Yêu cầu học sinh tính giá trị của a trong bảng 36.1. Yêu cầu học sinh nhận xét về các giá trị của a tìm được nếu lấy sai số 5%. Nêu quá trình làm thí nghiệm với các thanh có chiều dài ban đầu khác nhau và chất liệu khác nhau. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm sự nở dài vì nhiệt. Giới thiệu độ nở dài của các vật rắn hình trụ đồng chất. Yêu cầu học sinh suy ra biểu thức tính a và trả lời C2. Cho học sinh đọc bảng hệ số nở dài của một số chất. Cho học sinh giải bài tập ví dụ sgk. Nêu phương án thí nghiệm. Xữ lí số liệu trong bảng 36.1. Nhận xét về a qua nhiều lần làm thí nghiệm. Ghi nhận các kết quả thí nghiệm. Nêu khái niệm. Ghi nhận độ nở dài và hệ số nở dài. Suy ra biểu thức tính a và trả lời C2. Đọc bảng hệ số nở dài của một số chất. Giải bài tập ví dụ sgk. I. Sự nở dài. 1. Thí nghiệm. Thay đổi nhiệt độ trong bình. Đo Dl = l – lo và Dt = t – to ta được bảng kết quả : Nhiệt độ ban đầu : to = 30oC Độ dài ban đầu : lo = 500mm Dt (oC) Dl (mm) a = 30 0,25 16,7.10-6 40 0,33 16,5.10-6 50 0,41 16,4.10-6 60 0,49 16,3.10-6 70 0,58 16,8.10-6 Với sai số 5% ta thấy a có giá trị không đổi. Như vậy ta có thể viết : Dl = alo(t – to) hoặc = aDt. Làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu khác nhau ta cũng thu được kết quả tương tự nhưng a có giá trị thay đổi phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn. 2. Kết luận. Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài vì nhiệt. Độ nở dài Dl của vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Dt và độ dài ban đầu lo của vật đó. Dl = l – lo = aloDt Với a là hệ số nở dài của vật rắn, có đơn vị là K-1. Giá trị của a phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn. Hoạt động 3 (5 phút) : Tìm hiểu sự nở khối. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu sự nở khối. Cho học sinh nêu khái niệm sự nở khối. Giới thiệu công thức xác định độ nở khối và hệ số nở khối. Nêu khái niệm sự nở khối. Ghi nhận công thức xác định độ nở khối và hệ số nở khối. II. Sự nở khối. Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối. Độ nở khối của vật rắn đồng chất đẵng hướng được xác định theo công thức : DV = V – Vo = bloDt Với b là hệ số nở khối, b » 3a và cũng cóù đơn vị là K-1. Hoạt động 5 (5 phút) : Tìm hiểu ứng dụng của sự nở vì nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Cho học sinh tìm các ví dụ ứng dụng của sự nở vì nhiệt. Giới thiệu các ứng dụng của sự nở vì nhiệt. Tìm các ví dụ trong thực tế vè sự ứng dụng sự nở vì nhiệt. Ghi nhận các ứng dụng. III. Ứng dụng. Phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt. Lợi dụng sự nở vì nhiệt để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo các băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, Hoạt động 4 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến thức trong bài. Y/c hs về nhà trả lời các câu hỏi và các bt trang 197. Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY