Giáo án môn Vật lý 10 - Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Bài 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I/ MỤC TIÊU Về kiến thức Mô tả được các dụng cụ và phương pháp tiến hành thí nghiệm để xác định độ nở dài của vật rắn 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. Nêu được ý nghĩa thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật Viết được các công thức về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn Về kỹ năng Dựa vào Bảng 36.1 SGK ghi kết quả phép đo độ dãn dài ∆l của thanh đồng thay đổi theo độ tăng nhiệt độ ∆t = t – t0 , tính được giá trị trung bình của hệ số nở dài α. Từ đó suy ra công thức nở dài Vận dụng được các công thức về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn để giải các bài toán liên quan. II/ CHUẨN BỊ Giáo viên ( Gv ) Các tư liệu liên quan: video về sự nở dài, sự nở khối, Hệ thống hóa các câu hỏi bám sát nội dung bài học Học sinh ( Hs ) Máy tính bỏ túi và đọc bài trước ở nhà. III/ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Đặt vấn đề, vấn đáp, gợi mở,.. IV/ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định trật tự lớp và kiểm tra sĩ số lớp. Kiểm tra bài cũ: Thế nào là biến dạng cơ của vật rắn? Phát biểu và viết công thức định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn? Viết công thức tính lực đàn ồi trong vật rắn? Đặt vấn đề vào bài học: Một thanh thép bị dãn khi ta kéo một lực đủ lớn. Làm thế nào để thanh thép đó dãn ra mà ta không phải tác dụng lực kéo? Các em hãy xem đoạn phim sau để hiểu rõ cách làm thanh thép dãn ra mà ta không phải tác dụng lực kéo Các hoạt động Hoạt động của thầy và trò Nội dung chính Hoạt động 1: Tìm hiểu sự nở dài của vật rắn. Gv: Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm=> phương pháp tiến hành thí nghiệm=> tiến hành thí nghiệm . Hs:quan sát, ghi nhớ, ghi kết quả ( nếu thí nghiệm thực ). Gv: Thông báo kết quả thí nghiệm( hoặc sử dụng kết quả ở Bảng 36.1 sgk )=>y/c hs hoàn thành C1 sgk Gợi ý: - Tính giá trị trung bình α; Tính sai số tuyệt đối; sai số tỉ đối Hs: - Tính toán, thông báo kết quả α = » 1,65.10-5K-1 ; ∆α = » 0,08.10-5K-1 δα = Dα / α » 5%. α = (1,65 ±0,08).10-5K-1 Với sai số 5% coi như α không thay đối Gv: Y/c hs quan sát bảng 36.2 và cho biết hệ số α phụ thuộc vào yếu tố nào? Hs: hệ số α có giá trị thay đổi phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn. Gv: y/c hs trả lời các câu hỏi sau: Thế nào là sự nở dài? Độ nở dài phụ thuộc vào yếu tố nào? Hoàn thành C2 sgk Hs: -Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng. -Độ nở dài ∆l phụ thuộc vào ∆t & α - Từ α = Dl /(l0.Dt) à Khi Dt = 1 (nhiệt độ tăng thêm 1 độ) thì α = Dl/l0=ε . “Hệ số nở dài của vật rắn có trị số bằng độ nở dài tỉ đối của vật rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm 1 độ”. Gv: Theo các em thì quả cầu sắt khi bị nung nóng thì thể tích của nó có thay đổi hay không? Các em hãy xem đoạn phim sau để hiểu rõ hơn. Hoạt động 2: Tìm hiểu sự nở khối. Hs: quan sát Gv: y/c hs trả lời câu hỏi: Thế nào là sự nở khối? Hs : Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. Gv: Thông báo công thức độ nở dài và lưu ý hs: công thức ΔV=V – Vo=βVoΔt cũng áp dụng được cho chất lỏng (trừ nước ở gần 40C) Nước ở 40C bị co lại và có thể tích nhỏ nhất nên khối lượng riêng của nó lớn nhất; khi tăng hoặc giảm nhiệt độ từ 40C thì nước lại nở ra và thể tích của nước tăng lên, nên khối lượng riêng của nó lại giảm. Chính điều này đã giải thích hiện tượng nước biển( sông, hồ ) về mùa đông chỉ có thể đóng băng ở lớp bề mặt của nó. Gv: Sự nở vì nhiệt của vật rắn có những ứng dụng gì trong đời sống& kĩ thuật? Hoạt động 3: Tìm hiểu ứng dụng của sự nở vì nhiệt Gv: Thông báo các ứng dụng của sự nở vì nhiệt bằng các hình ảnh minh họa. - Các ống kim loại dẫn hơi nóng hoặc nước nóng phải có đoạn uốn cong. Để khi ống bị nở dài thì đoạn cong này chỉ biến dạng mà không bị gãy. -khoảng cách giữa các nhịp cầu -Ở gối đỡ ở hai đầu cầu của một số cầu thép. Hai gối đỡ đó có cấu tạo không giống nhau . Một đầu được đặt lên các con lăn, tạo điều kiện cho cầu dài ra khi nóng lên mà không bị ngăn cản. -Băng kép(dùng trong các rơle đóng-ngắt mạch điện tự động) Băng kép gồm 2 thanh kim loại khác nhau như đồng và thép được tán chặt sát với nhau. Ở nhiệt độ bình thường băng kép thẳng. Khi đốt nóng hay làm làm lạnh băng kép sẽ bị cong đi. Hs: Ghi nhớ và tìm hiểu thêm một số ứng dụng khác. Sự nở dài Thí nghiệm ( SGK ) Kết quả: Hệ số α có giá trị không đổi Dl = α.l0.(t-t0) Sự nở dài Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng Độ nở dài Dl của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Dt và độ dài ban đầu l0 của vật đó. Δl = l – l0 = αl0Δt Giá trị của α phụ thuộc chất liệu của vật rắn và có đơn vị đo là K-1 Sự nở khối Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. Với vật rắn đồng chất & đẳng hướng DV = V – V0 = bV0Dt. b : hệ số nở khối (1/K hay K -1) b»3α. Ứng dụng Khắc phục tác hại của sự nở vì nhiệt: làm cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi. Ví dụ: .. Lợi dụng sự nở vì nhiệt Ví dụ: Hoạt động 4: Củng cố và vận dụng Gv: y/c hs tóm tắt lại nội dung bài học hoặc Gv tóm tắt nội dung bài học cho hs. Câu 1. Em hãy cho biết câu nào đúng, câu nào sai. Tại sao? 1/ Chất rắn nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi  2/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt giống nhau 3/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau  4/ Quả cầu nóng lên, thể tích quả cầu giảm 5/ Quả cầu lạnh đi, thể tích quả cầu giảm 6/ Quả cầu nóng lên, khối lượng của quả cầu không thay đổi  Câu 2: Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi nung nóng một vật rắn? A. Khối lượng của vật tăng. B. Khối lượng của vật giảm. C. Khối lượng riêng của vật tăng. D. Khối lượng riêng của vật giảm. Câu 3. Một thước nhôm ở 200C có độ dài 2000cm.Khi nhiệt độ tăng đến 500C, thì thước thép này dài thêm bao nhiêu? A.0,4cm B.1,44cm C.0,242cm D.5,2cm Câu 1. 1/ Đúng 2/ Sai 3/ Đúng 4/ Sai 5/ Đúng 6/ Đúng Câu 2.D vì D =M/V Câu 3.B ∆l=αl0 ∆t=24.10-6.2000.30=1,44cm Nếu còn thời gian cho hs trả lời các câu hỏi trong phần thi: Vật lý – xung quanh ta Câu1. Vì sao các nha sĩ khuyên không nên ăn thức ăn quá nóng? Câu 2. Vì sao bóng đèn điện tròn đang sáng, nếu bị nước mưa hắt vào thì dễ bị vỡ ngay? Câu 3. Tại sao khi xây đúc nhà lớn người ta phải dùng thép và bê tông ( hỗn hợp gồm xi măng, cát -sỏi, nước)? Câu 4. Tại sao khi đặt đường ray xe lửa, người ta không đặt các thanh ray sát khít nhau, mà phải để có khe hở giữa chúng? Câu 5. Vì sao đổ nước nóng vào cốc thủy tinh dày thì cốc dễ bị vỡ? Câu 6. Tại sao khi lợp nhà bằng tôn người ta chỉ đóng đinh ở một đầu còn đầu kia phải để tự do? Câu 1. Vì men răng dễ bị rạn nứt. Câu 2. Vì bóng đèn dãn nở, gặp lạnh co đột ngột nên bị vỡ. Câu 3. Vì thép và bê tông nở vì nhiệt gần như nhau, nên làm cho nhà đúc sẽ bền vững hơn. Câu 4. Để khi gặp nóng các đường ray có khoảng trống dãn nở, làm đường ray không bị cong lên, dễ gây tai nạn Câu 5. Do cốc dãn nở không đều ở mặt trong và mặt ngoài. Câu 6. Để tôn khi gặp nóng dãn nở sẽ không bị vênh.