Giáo án môn Vật lý 10 - Tên bài dạy: bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. định luật bôi - Lơ – ma - ri - ốt

Họ và tên sinh viên: TRẦN LÊ TRANG Soạn ngày: 06/ 03/ 2012 Dạy ngày: 14/03/2012 Lớp : 10A5 Tiết: 4 Tiết số (theo PPCT): 62 TÊN BÀI DẠY: BÀI 29. QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT I/ MỤC TIÊU Kiến thức Hiểu được khái niệm trạng thái của chất khí và các thông số trạng thái của chất khí. Hiểu được khái niệm quá trình biến đổi trạng thái của chất khí, khái niệm đẳng quá trình. Từ đó xây dựng được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt. Xây dựng và phát biểu được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Làm quen dạng đồ thị biểu diễn sự thay đổi trạng thái của khí đối với quá trình đẳng nhiệt. Kỹ năng Bồi dưỡng kỹ năng tự thiết kế phương án thí nghiệm để khảo sát mối liên hệ giữa các thông số trạng thái của lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi. Rèn luyện kỹ năng sử dụng đồ thị trong vật lí, cụ thể là đồ thị biểu diễn sự thay đổi trạng thái của chất khí khi nhiệt độ không đổi, trong các hệ tọa độ (p,V), (p,T), (V,T). Tình cảm, thái độ Có thái độ say mê nghiên cứu các hiện tượng thực tế, vận dụng kiến thức được học, cụ thể là định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt để giải thích chúng (ví dụ: bịt 1 đầu bơm xe đạp rồi bơm thì thấy có cảm giác hút – đẩy ở tay; hay khi thổi bóng bay; hay trò chơi bắn súng bằng cây trúc – quả xoan, hay khi tiêm thuốc bằng xi-lanh hoặc giữ 1 đầu xi-lanh rồi cho xi-lanh hút – đẩy khí,) Có thái độ nghiêm túc trong thực nghiệm, tôn trọng thực nghiệm, tích cực liên hệ giữa kiến thức được học với thực tế. II/ CHUẨN BỊ Giáo viên: Bảng phụ ghi câu hỏi trắc nghiệm phần kiểm tra bài cũ. Tranh minh họa thí nghiệm nghiên cứu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Các số liệu thực nghiệm đã tiến hành, bảng phụ vẽ đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt trong các hệ tọa độ (p,V), (p,T), (V,T). Học sinh: Ôn tập kiến thức của bài trước: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí. III/ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định lớp và kiểm tra bài cũ Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức Ổn định trật tự lớp, yêu cầu lớp trưởng báo cáo sĩ số. Đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ: + Trả lời các câu hỏi trắc nghiệm về thuyết động học phân tử của chất khí (treo bảng phụ, gọi 1 HS lên bảng) + Trình bày định nghĩa khí lí tưởng (gọi 1 HS trả lời) Nhận xét câu trả lời, sửa chữa, bổ sung. Lớp trưởng báo cáo sĩ số lớp. 1 em lên bảng làm bài. 1 em dưới lớp trả lời. Nghe, ghi nhớ. Thuyết động học phân tử chất khí: ND thuyết trong SGK trang 153. Định nghĩa khí lí tưởng: Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng. Tìm hiểu bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu về khái niệm trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức Yêu cầu HS nghiên cứu nội dung phần I trong SGK để cùng đưa ra các khái niệm cơ bản Khái niệm trạng thái của chất khí: Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T. (lưu ý cho HS cách quy đổi đã học từ cấp dưới: T (K) = t (oC) + 273 và yêu cầu HS làm rõ các khái niệm thể tích,áp suất, nhiệt độ của 1 lượng khí xác định) Khái niệm các thông số trạng thái của chất khí: các đại lượng dùng để xác định trạng thái của chất khí (p, V, T) được gọi là các thông số trạng thái của chất khí. Giữa chúng có các mối liên hệ xác định với nhau. Khi các thông số trạng thái của 1 lượng khí thay đổi, ta nói trạng thái của khí thay đổi, và gọi là quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình) Trong trường hợp trạng thái của khí thay đổi nhưng có 1 thông số không đổi, ta gọi đó là đẳng quá trình. Nghiên cứu SGK, trả lời các câu hỏi. Nghe, ghi nhận. I/ Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái Trạng thái Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T. Các thông số trạng thái của chất khí: p, V, T. T (K) = t (oC) + 273 Quá trình biến đổi trạng thái Khi các thông số trạng thái của 1 lượng khí thay đổi, ta nói trạng thái của khí thay đổi, và gọi là quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình) Đẳng quá trình: là quá trình biến đổi trạng thái của chất khí trong đó có 1 thông số không thay đổi. Hoạt động 2: Nghiên cứu mối liên hệ giữa các thông số trạng thái của chất khí khi nhiệt độ không đổi. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức Định nghĩa quá trình đẳng nhiệt Dẫn dắt: Từ khái niệm đẳng quá trình, có thể dự đoán và đưa ra định nghĩa quá trình đẳng nhiệt được không? Đưa ra khái niệm chính xác về quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt Như trên đã nói, các thông số trạng thái của 1 lượng khí xác định có mối liên hệ với nhau, vậy trong quá trình đẳng nhiệt, các thông số ấy có mối liên hệ như thế nào? Làm thế nào để khảo sát sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các thông số trạng thái của một lượng khí xác định khi nhiệt độ của nó không đổi? (nếu HS không biết thì gợi ý: thông thường có 2 cách, đó là làm thí nghiệm hoặc suy luận từ lý thuyết đã biết) Hãy xây dựng phương án thí nghiệm? (gợi ý cho HS từng bước một, vẽ hình theo tiến trình xây dựng thí nghiệm) + Để tiến hành được thí nghiệm, đầu tiên ta phải cần có gì? Có điều kiện gì kèm theo không? + Nhiệt độ được giữ không đổi, vậy ta cần làm gì để đo được thể tích và áp suất của khí? + Vẽ hình theo hướng hướng HS đến bộ thí nghiệm pit-tông, tiếp tục dẫn dắt: để thay đổi thể tích của khối khí, ta phải làm gì? (nếu HS không biết thì gợi ý đến việc bác sỹ tiêm thuốc) + Khi dùng pit-tông, ta cùng lúc có thể thay đổi được cả áp suất và thể tích của khối khí, tuy nhiên ta cần giữ cho nhiệt độ không đổi, vậy phải làm thế nào để hạn chế ma sát giữa pit-tông và thành bình mà vẫn không làm thay đổi khối lượng của khí ấy? (Nếu HS không biết thì gợi ý đến việc bôi trơn xích xe đạp hoặc bản lề, ổ khóa cửa) Treo tranh vẽ minh học cho thí nghiệm, hướng dẫn cách thức tiến hành thí nghiệm. Thông báo kết quả thí nghiệm đã được nhiều nhà khoa học tiến hành nhiều lần (bảng 29.1 trang 157 SGK) Yêu cầu HS từ bảng số liệu, tìm mối quan hệ giữa p và V? (để HS thoải mái phát biểu, sau đó hướng đến việc xét các mối quan hệ đơn giản trước: cộng, trừ, nhân, chia, rồi chia lớp thành 4 nhóm tính theo 4 hướng) + Yêu cầu nghiên cứu phần 3 trang 158 SGK, phát biểu nội dung định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, viết biểu thức lên bảng. + Giải thích tên gọi của định luật, mở rộng cách viết thứ 2 của định luật: p1V1 = p2V2 Đường đẳng nhiệt Định nghĩa đường đẳng nhiệt. Yêu cầu HS mô tả hình dạng của đường đẳng nhiệt đối với các hệ tọa độ (p, T), (V, T) tương ứng. Treo bảng phụ vẽ cả 3 dạng đồ thị ứng với 3 hệ tọa độ, giới thiệu đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, V) là 1 đường hypebol, chỉ ra 1 số tính chất. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái của khí khi nhiệt độ không đổi. Làm thí nghiệm. Trả lời theo gợi ý của GV + Trước tiên ta cần phải có một lượng khí xác định, tức là không thây đổi khối lượng, số phân tử, do đó lượng khí này phải được nhốt trong một bình kín. + Đo thể tích ta dùng bình chia độ, đo áp suất ta dùng áp kế. (sau đó GV gợi ý cách đo thể tích thông qua đo chiều cao của cột khí trong ống trụ có tiết diện đã biết) + Dùng 1 pit-tông để nén hoặc giãn khí. + Dùng dầu nhớt để bôi trơn và lấp đầy khe hở giữa pit-tông và thành bình. Nghe hiểu. Từ bảng số liệu, tính (p + V), (p - V), (p x V), (p : V), rút ra nhận xét: p.V gần đúng bằng hằng số. Nghiên cứu SGK, phát biểu định luật. Ghi chép bài. Nghe, ghi nhận. Mô tả theo gợi ý và theo kiến thức toán đã học. Nghe, ghi nhận. II/ Quá trình đẳng nhiệt Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. III/ Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt Thí nghiệm Thiết bị: Pit-tông – xi-lanh để làm thay đổi thể tích của lượng khí xác định. Áp kế để đo áp suất của khí trong xi-lanh. Thước thẳng chia độ để đo thể tích khí trong xi-lanh. Giá đỡ. Tiến hành thí nghiệm: Đẩy pit-tông để làm nén hoặc giãn khí đến 1 thể tích xác định. Đo thể tích và áp suất tương ứng, ghi lại kết quả đo vào bảng số liệu. Kết quả thí nghiệm: Thể tích V (cm3) Áp suất p (105 Pa) Nhận xét: + Khi p tăng thì V cũng tăng và ngược lại. + Dự đoán & kiểm nghiệm, thấy tích pV = hằng số. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt Nội dung định luật: Trong quá trình đẳng nhiệt của 1 lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Biểu thức của định luật: p hay p.V = hằng số Cách viết khác của định luật: p1V1 = p2V2 Trong đó: p1V1, p2V2 lần lượt là áp suất và thể tích tương ứng của lượng khí ở hai trạng thái 1 và 2. IV/ Đường đẳng nhiệt Định nghĩa: là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Tính chất: ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng 1 lượng khí ta có các đường đẳng nhiệt khác nhau. Đường đẳng nhiệt trong các hệ toạ độ: + (p, V) : đường đẳng nhiệt là đường hypebol. + (p, T) : đường đẳng nhiệt là đường thẳng song song với trục p. + (V, T) : đường đẳng nhiệt là đường thẳng song song với trục V. Hoạt động 3: Vận dụng, củng cố Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức Vận dụng Nêu câu hỏi giải thích các hiện tượng thực tế: khi bịt 1 đầu bơm xe đạp rồi bơm thì thấy có cảm giác hút – đẩy ở tay; hay khi thổi bóng bay; hay trò chơi bắn súng bằng cây trúc – quả xoan, hay khi tiêm thuốc bằng xi-lanh hoặc giữ 1 đầu xi-lanh rồi cho xi-lanh hút – đẩy khí, Yêu cầu HS làm bài tập áp dụng: bài tập 8/ 159 SGK. + Phát phiếu học tập. + Yêu cầu 1 em nêu cách làm. (các bước) + Chữa bài lên bảng theo trình tự bài làm đã gợi ý. Củng cố Nhắc lại toàn bộ nội dung bài học 1 cách ngắn gọn. Nhắc nhở nhiệm vụ về nhà: học thuộc lý thuyết của bài học, làm các bài tập liên quan đến quá trình đẳng nhiệt của chất khí (liên quan đến định luật Bô-lơ – Ma-ri-ốt) Giải thích dựa trên định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Theo dõi phiếu học tập, đọc kỹ đề bài. Nêu cách làm bài tập: AD cách viết thứ 2 của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Chữa bài vào vở. Nghe, ghi nhớ. Nội dung định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Định nghĩa qúa trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Dạng đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt. IV/ RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY Nội dung kiến thức Cách dẫn dắt vấn đề, cách truyền đạt và hướng dẫn HS giải quyết vấn đề Sử dụng các phương tiện dạy học ....