Giáo án môn Vật lý 10 - Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. định luật boyle – mariotte

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY Họ và tên sinh viên thực tập: Châu Thị Kim Huệ Khoa: Vật Lý Trường thực tập: THPT Chuyên Trần Đại Nghĩa Lớp thực tập: 10A2 Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Văn Đức Thái Bài 29: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE (sgk vật lý 10 cơ bản) I. Mục tiêu: 1. Về kiến thức: - Nhận biết được các khái niệm “ trạng thái” và “ quá trình”. - Nêu được khái niệm “ nhiệt độ tuyệt đối”. - Nêu được định nghĩa “đẳng quá trình” và “quá trình đẳng nhiệt”. - Phát biểu và nêu được biểu thức của định luật Boyle – Mariotte. - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, V). 2. Về kĩ năng: - Vận dụng được phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc xác định mối quan hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt. - Vận dụng được định luật Boyle – Mariotte để giải các bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự, giải thích các hiện tượng liên quan. - Vẽ được đường đẳng nhiệt trong các hệ tọa độ (p,V); (p,T); (V,T). II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: - Chuẩn bị 3 xilanh. - Chuẩn bị thí nghiệm như hính 29.2 sách giáo khoa. - Phiếu học tập. - Hình ảnh liên quan. 2. Học sinh: - Ôn lại bài cũ. - Ôn lại kiến thức “ nhiệt độ tuyệt đối” đã học ở Vật lý lớp 8. - Chuẩn bị giấy ô li để vẽ đồ thị. III. Phương pháp dạy học: Phương pháp thuyết trình. Phương pháp dạy học nêu vấn đề. Phương pháp đàm thoại. Phương pháp trình bày trực quan. Phương pháp tích cực hóa học sinh (thảo luận và làm việc theo nhóm) dưới sự chỉ dẫn của giáo viên. IV. Thiết kế hoạt động dạy học: Hoạt động 1: ( 8 phút) Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ. Đặt vấn đề. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung bài ghi - Gọi HS lên bảng ( có thể đứng tại chỗ) trả lời các câu hỏi: + Nêu nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí? + Nêu định nghĩa khí lí tưởng. Có thể hỏi thêm câu hỏi phụ: + Nếu ta tăng nhiệt độ của lượng khí đựng trong 1 bình kín thì áp suất của lượng khí trong bình sẽ thay đổi như thế nào? Vì sao? - bây giờ trước khi học bài mới cô có 1 thí nghiệm nhỏ Và cô mời 2 bạn làm cùng với cô. - Phát cho mỗi HS 1 xilanh rồi yêu cầu HS làm thoe mình: Lấy 1 ngón tay bịt lỗ hở của xilanh, sau đó ấn pitong xuống một cách từ từ để thể tích khí trong xilanh giảm. - Trong quá trình ấn pittong các em có nhận xét gì? - Vì sao có hiện tượng này? - Khi thể tích giảm thì áp suất tăng, nhưng các em có biết mối quan hệ định lượng giữa áp suất và thể tích của một lượng khí chưa? - Để tìm ra mối liên hệ này chúng ta đi vào nghiên cứu bài học hôm nay: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Boyle – Mariotte. - HS trả lời: + Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí: * Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. * các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng nhanh khi nhiệt độ càng cao. * Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. + Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng. + Áp suất của lượng khí sẽ tăng vì khi tăng nhiệt độ của lượng khí thì vận tốc chuyển động hỗn loạn các phân tử khí tăng dẫn đến va chạm vào thành bình nhiều hơn, do vậy áp suất tăng. - HS tiến hành thí nghiệm theo chỉ dẫn của giáo viên. - Thể tích càng giảm thì càng khó ấn pittong xuống. - Vì khi thể tích của một lượng khí giảm thì áp suất tăng. - Dạ, chưa. - HS lắng nghe. Bài 29: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE. Hoạt động 2: (10 phút) Tìm hiểu khái niệm “trạng thái” và “quá trình biến đổi trạng thái”: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Phát phiếu học tập cho mõi nhóm. Mỗi bàn thành 1 nhóm. - Các em hãy nghiêm cứu sách giáo khoa, thảo luận và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập: + Nhiệt độ tuyệt đối là gì? Nó có quan hệ như thế nào đối với nhiệt giai Celsius (0C): T=t+? + Trạng thái của một đại lượng khí được xác dịnh bằng những đại lượng nào? Những đại lượng đó được gọi là gì? + Thế nào là quá trình biến đổi trạng thái? + Thế nào là đẳng quá trình? Có thể có các đẳng quá trình nào? - Các em thỏa luận trong vòng 4 phút sau đó cô sẽ mời đại diện 1 nhóm trả lời và các nhóm khác nhận xét. - Nhận xét câu trả lời của HS. - Trong 1 trạng thái của 1 lượng khí thì các thông số trạng thái có mối liên hệ xác định và mối liên hệ này khá phức tạp. Để xây dựng được phương trình mô tả mối liên hệ đồng thời cả 3 thông số thì trước hết người ta phải tìm ra mối liên hệ giữa từng cặp thông số thông qua việc nghiên cứu các đẳng quá trình. Và hôm nay, cô và các em sẽ đi tìm hiểu đẳng quá trình đầu tiên đó là quá trình đẳng nhiệt. Vậy quá trình đẳng nhiệt là quá trình như thế nào? Ta đi vào nghiên cứu mục II. Quá trình đẳng nhiệt - HS thảo luận, trả lời câu hỏi: + Nhiệt độ tuyệt đối là nhiệt độ tính theo nhiệt giai Kelvin. Ký hiệu là K T = t + 273 + Trạng thái của một lượng khí được đặc trưng bởi 3 thông số: áp suất p, thể tích V, nhiệt độ tuyệt đối T + Quá trình biến đổi trạng thái là quá trình chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác + Đẳng quá trình là quá trình biến đổi trạng thái trong đó chỉ có 2 thông số biến đổi còn 1 thông số được giữ nguyên. Có thể có quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp - HS lắng nghe I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái: + Nhiệt độ tuyệt đối là nhiệt độ tính theo nhiệt giai Kelvin. Ký hiệu là K T = t + 273 + Trạng thái của một lượng khí được đặc trưng bởi 3 thông số: áp suất p, thể tích V, nhiệt độ tuyệt đối T + Quá trình biến đổi trạng thái là quá trình chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác + Đẳng quá trình là quá trình biến đổi trạng thái trong đó chỉ có 2 thông số biến đổi còn 1 thông số được giữ nguyên. Hoạt động 3:(3phút) Tìm hiểu quá trình đẳng nhiệt Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nôị dung bài ghi - Dựa vào khái niệm đẳng quá trình nào có thể cho cô biết thế nào là quá trình đẳng nhiệt? - Nhận xét câu trả lời của HS - Trong điều kiện nhiệt độ được giữ nguyên không đổi, vậy 2 thông số còn lại là áp suất và thể tích có mối lên hệ như thế nào? Để trả lời câu hỏi này ta đi vào nghiên cứu mục III. Định luật Boyle – Mariotte. - Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi II. Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi Hoạt động 4:(8phút) Tiến hành thí nghiệm thành lập định luật Boyle – Mariotte Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nôị dung bài ghi - Đây là bộ dụng cụ thí nghiệm mà chúng ta sẽ tiến hành làm thí nghiệm. Bộ dụng cụ này gồm có: + 1 xilanh để đựng khí + 1 pittong để thay đổi thể tích của lượng khí trong xilanh. + 1 áp kế để đo áp suất của lượng khí trong xilanh. + thước đo thể tích - Ở thí nghiệm đầu bài ta đx rút ra kết luận với nhiệt độ không đổi nếu thể tích của một lượng khí giảm thì áp suất của nó tăng. Để tìm mối liên hệ định lượng giữa p và V ta tiến hành thí nghiệm sau. - Bây giờ cô sẽ tiến hành làm thí nghiệm .Các em quan sát và ghi lại giá trị của áp suất tương ứng khi cô thay đổi giá trị của thể tích theo số liệu ở trên bảng (kẻ bảng số liệu trên bảng) - Cô mời một em lên đọc và ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng số liệu - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1. Nếu HS không trả lời được thì gợi ý: + Nếu tích số giữa 2 đại lượng là không đổi thì quan hê là tỉ lệ nghịch + Nếu tỉ số giữa 2 đại lượng là không đổi thì quan hệ là tỉ lệ thuận - Nhận xét câu trả lời của HS - Có phải trong điều kiện tiến hành thí nghiệm nào thì tích pV cũng là hằng số không? - Như vậy nó chỉ đúng trong trường hợp nào? - Như vậy chỉ trong quá trình đẳng nhiệt thì tích pV là hằng số. Đó cũng chính là nội dung định luật Boyle – Mariotte. Đây là định luật được khám phá vào thế kỉ 17 bởi 2 nhà bác học đó là Boyle ( Anh ) và Mariotte ( Pháp ) tìm ra một cách độc lập sau nhiều lần làm thí nghiệm. Để ghi nhớ công ơn của 2 ông, người ta đặt tên cho định luật này là định luật Boyle – Mariotte. Tiếp theo chúng ta sẽ đi tìm hiểu nội dung và biểu thức của định luật - HS lắng nghe - HS lắng nghe - HS quan sát - HS lên đọc và điền kết quả vào bảng số liệu - HS tính toán và trả lời Tích pV gần như là một số không đổi => p tỉ lệ nghịch với V - Dạ không phải - Nó chỉ đúng trong quá trình đẳng nhiệt - HS lắng nghe II. Định luật Boyle – Mariotte: 1. Thí nghiệm: a.Dụng cụ: - xilanh - pittong - áp kế - thước đo b. Tiến hành: Dùng tay ấn pittong xuống hoặc kéo pittong lên để làm thay đổi thể tích khí trong xilanh c. Kết quả: p1V1 p2V2p3V3p4V4 Hoạt động 5: (5 phút) Tìm hiểu định luât Boyle – Mariotte Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung bài ghi - Một bạn phát biểu cho cô nội dung của định luật - Chúng ta còn có một cách phát biểu khác: ở nhiệt độ không đổi , tích pV là hằng số - Từ nội dung của định luật, em nào có thể cho cô biết biểu thức của định luật? - Nếu gọi p1 , V1 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1; p2 , V2 là áp suất và thể tích của lượng khí trên ở trạng thái 2. Vậy theo định luật Boyle – Mariotte ta có điều gì? - Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p ~ p1V1 = p2V2 2. Định luật Boyle – Mariotte: a. Nội dung: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích b. Biểu thức: p ~ hay pV=const p1V1 = p2V2 Hoạt động 6: (5 phút) Tìm hiểu đường đẳng nhiệt Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung bài ghi - Yêu cầu HS làm câu hỏi C2 - Yêu cầu HS nhận xét về đường đẳng nhiệt thu được - Đường biểu diễn thu được ở trên chính là đường đẳng nhiệt. Vậy em nào có thể cho cô biết đường đẳng nhiệt là gì và trong hệ tọa độ (p,V) thì nó có dạng như thế nào? - Xét 2 trạng thái 1 và 2 có V1 = V2 và p1 < p2 thì T1 và T2 có quan hệ như thế nào? - Có nhận xét gì về 2 đường đẳng nhiệt ứng với 2 nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí? - HS làm câu hỏi C2 - Đường biểu diễn thu được là một hypebol - Đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Trong hệ tọa độ (p,V) nó là một hypebol T2 > T1 - Đường dẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đường đửng nhiệt ở dưới III. Đường đẳng nhiệt: Đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng nhiệt là một hypebol Hoạt động 7: (6 phút) Củng cố. Vận dụng. Dặn dò Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Cho HS làm các câu trắc nghiệm 5,6,7 sgk để củng cố kiến thức chính của bài học - Yêu cầu HS làm bài tập 8 sgk Hướng dẫn: xác định áp suất và thể tích của khí ở mỗi trạng thái. Sau đó áp dụng định lật Boyle – Mariotte - Nhắc nhở HS học bài cũ, làm bài tập sgk và chuẩn bị bài mới - HS làm câu trắc nghiệm - Tóm tắt: P1 = 2.105 Pa V1 = 150 cm3 V2 = 100 cm3 P2 = ? Giải: Theo định luật Boyle – Mariotte ta có: p1V1 = p2V2 p2 = p2= 3.105Pa - HS lắng nghe Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện Châu Thị Kim Huệ