I. NỘI DUNG
1. Lý do chọn sáng kiến
Trong các bộ môn khoa học tự nhiên thì Vật lý là một môn học rất quen thuộc và gần gủi với các em học sinh, do đó việc tạo hứng thú, yêu thích môn học và lòng ham học hỏi của học sinh phụ thuộc rất nhiều vào nghiệp vụ sư phạm của giáo viên. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lý thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lô gic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên các quy tắc, phương pháp Vật lý đã quy định trong chương trình dạy học.
Qua thực tế giảng dạy bộ môn Vật lý ở trường trung học cơ sở (THCS), tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn, lúng túng khi giải các bài tập Vật lý, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy học cũng như chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý.
Trong chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý THCS thì nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức Vật lý cơ bản. Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập của phần này cũng không quá khó nhưng để học sinh nắm vững và giải tốt các bài tập phần này thì đòi hỏi người giáo viên phải biết vận dụng thành thạo, nhuần nhuyễn các kiến thức về phần nhiệt học cũng như vận dụng thành thạo phương trình cân bằng nhiệt để giải các bài toán về nhiệt học. Trong sáng kiến này tôi mạnh dạn đưa ra một số phương pháp, kỹ năng mà tôi đã đúc rút được trong quá trình dạy học để giải các dạng toán phần nhiệt học, hy vọng các bạn đồng nghiệp và các em học sinh có thể tham khảo làm tài liệu giảng dạy, học tập của mình.
Xuất phát từ những lý do trên, tôi quyết định viết sáng kiến kinh nghiệm: “Một vài kinh nghiệm giải các dạng bài tập nâng cao phần nhiệt học trong bộ môn vật lý 8 ở trường THCS”.
2. Điểm mới của sáng kiến
Trong nhiều năm công tác ở trường THCS, được trực tiếp giảng dạy bộ môn Vật lý và nhiều năm làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý tôi nhận thấy phần nhiệt học có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực: Khoa học – Kỹ thuật và đời sống, đặc biệt phần này thường xuyên gặp trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp. Chính vì lẽ đó tôi ấp ủ suy nghĩ, hướng tới viết đề tài này. Đề tài này đã đáp ứng được một số tiêu chí sau:
a) Tính mới: Bổ sung đầy đủ phần lý thuyết và bài tập dưới dạng cơ bản, nâng cao theo từng cấp độ để học sinh có cách nhìn nhận một cách tổng thể.
b) Tính sáng tạo: Mở rộng phần lý thuyết và có đủ các dạng bài tập mà sách giáo khoa trong tiết học chính khóa chưa giới thiệu. Có thêm các bài tập ví dụ và bài tập vận dụng.
c) Tính khoa học: Trình bày nội dung lôgic, chính xác và hợp lý.
II. PHẦN NỘI DUNG
1. Thực trạng của nội dung cần nghiên cứu
Qua giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý, tôi nhận thấy việc định hướng giải bài tập định lượng phần nhiệt học của học sinh còn yếu những mặt sau:
+ Kỹ năng tìm hiểu đề bài: học sinh chưa xác định được đề bài cho yếu tố gì, cần phải tìm yếu tố nào; chưa xác định đúng đối tượng và các quá trình trao đổi nhiệt.
+ Các bước giải bài tập: học sinh còn chưa thực hiện chính xác, đầy đủ các bước giải bài tập phần nhiệt học.
+ Kỹ năng tính toán còn hạn chế.
Với thực trạng trên nên khi gặp các dạng bài tập phần này học sinh còn lúng túng, không có hứng thú giải bài tập, kết quả bài làm không cao.
Vậy nguyên nhân nào làm cho các em không có định hướng giải bài tập phần nhiệt như thế? Theo tôi có nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân khách quan và chủ quan:
*Nguyên nhân khách quan
+Phòng thực hành ở trường THCS chưa đáp ứng được yêu cầu đối với bộ môn.
+Trang thiết bị phục vụ cho giảng dạy không có chất lượng, cùng một loại đồ dùng khi thí nghiệm lại có các kết quả khác nhau nên việc xử lý kết quả để rút ra kiến thức không thể thực hiện được, từ đó học sinh không hứng thú học tập.
+ Tài liệu tham khảo còn ít, chưa phân dạng bài tập và phương pháp giải.
+ Chương trình sách giáo khoa Vật lý 8 toàn bộ các tiết dạy đều là lý thuyết, không có tiết bài tập nên giáo viên chưa rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh. Trong khi đó ở lớp 6, 7 các em ít được làm quen với bài tập định lượng nhất là phần nhiệt học.
*Nguyên nhân chủ quan
Về phía giáo viên:
+ Phương pháp truyền đạt kiến thức của giáo viên đạt hiệu quả chưa cao. Việc nghiên cứu đầu tư để sử dụng phương pháp dạy học mới vào bộ môn còn hạn chế.
+ Một bộ phận học sinh còn lười học, lơ là, chưa chú ý nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ.
+ Học sinh chưa có kỹ năng tính toán, khả năng suy luận còn nhiều hạn chế, không hứng thú với bộ môn.
Kết quả khảo sát: Trước khi áp dụng sáng kiến tôi đã cho học sinh khối 8 làm bài kiểm tra phần nhiệt học, kết quả như sau:
| Lớp | Sĩ số | Giỏi | Khá | Trung bình | Yếu | Kém | |||||
| SL | % | SL | % | SL | % | SL | % | SL | % | ||
| 8 | 79 | 7 | 8,9 | 15 | 18,9 | 35 | 44,3 | 20 | 25,3 | 2 | 2,6 |
Từ thực trạng trên đề tài đã cung cấp một số giải pháp cơ bản.
2. Các giải pháp
2.1 Các kiến thức cần thiết phần nhiệt học Vật lý THCS
2.1.1 Công thức tính nhiệt lượng
* Trước hết giáo viên phải giúp học sinh hiểu được nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên phụ thuộc vào những yếu tố nào?
+ Khối lượng: m (kg)
+ Độ tăng nhiệt độ:
Trong đó: t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối.
+ Nhiệt dung riêng của chất làm vật: c (J/kg.K)
Nhiệt lượng vật thu vào: Q = m.c.
2.1.2 Nguyên lí truyền nhiệt
Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
+ Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
+ Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.
+ Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
Qtoả ra = Qthu vào
2.1.3. Phương trình cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
Qtoả ra = Qthu vào
Nhiệt lượng toả ra cũng được tính bằng công thức Q = m.c.
2.1.4. Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu (q)
Đại lượng vật lý cho biết nhiệt lượng toả ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn được gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu.
Công thức tính nhiệt lượng toả ra khi nhiên liệu bị đốt cháy:
Q = q.m
Trong đó: Q là nhiệt lượng do nguyên liệu bị đốt cháy tỏa ra (J)
q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg)
m là khối lượng nguyên liệu bị đốt cháy (kg)
Hiệu suất : H =
2.1.5 Sự chuyển thể các chất
+ Đa số các chất chỉ chuyển thể khi đạt đến một nhiệt độ xác định gọi là nhiệt chuyển thể. Trong suốt quá trình chuyển thể, nhiệt độ của khối chất không thay đổi.
+ Nhiệt lượng vật cần thu vào (tỏa ra) để chuyển thể ở nhiệt độ chuyển thể được tính bởi công thức:
+ Nhiệt lượng có thể được truyền qua ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ nhiệt.
+ Nhiệt luôn được truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn cho đến khi hai vật có nhiệt độ bằng nhau.
2.2. Các bước chung để giải bài tập nhiệt học
Bước 1: Đọc kĩ đề bài, tóm tắt
Giáo viên cho học sinh đọc kĩ đề bài, bài toán cho biết những đại lượng nào, phải tìm đại lượng nào. Sau đó tóm tắt bằng các kí hiệu vật lý, đổi đơn vị nếu cần.
Bước 2: Xây dựng lập luận:
Tìm mối quan hệ giữa ẩn số phải tìm và các dữ kiện đã cho trực tiếp thông qua các công thức hoặc gián tiếp qua các phép biến đổi.
Bước 3: Giải toán
Lưu ý: cho học sinh giải phương trình chữ trước, sau đó thu gọn phương trình chữ rồi mới thay các số liệu đã cho để đi đến kết quả.
Bước 4: Kiểm tra, biện luận
Sau khi giải xong, ta tiến hành kiểm tra xem cách giải trên có đúng không? Đã phù hợp với thực tế chưa? Đơn vị đã đúng chưa? Có cùng thứ nguyên không?
2.3 Phương pháp giải các dạng bài tập nhiệt học nâng cao
2.3.1 Dạng toán tính nhiệt lượng và các đại lượng liên quan
*Phương pháp giải: Áp dụng công thức tính nhiệt lượng
+ Nhiệt lượng một vật thu vào để nóng lên:
+ Nhiệt lượng một tỏa ra để lạnh đi:
*Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2000cm3 nước đựng trong ấm nhôm có khối lượng 500g ở nhiệt độ 200C (nước sôi ở 1000C) biết nhiệt dung riêng của nước và của nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K , c2 = 880J/kg.K
Phân tích bài: Đọc bài toán ta thấy có hai đối tượng tham gia thu nhiệt là: 2000cm3 nước ở 200c và 500g nhôm ở 200c.
Vậy nhiệt lượng để đun sôi ấm nước bằng nhiệt lượng cung cấp cho nước để nó tăng từ 200C đến 1000C cộng với nhiệt lượng cung cấp cho ấm nhôm để nó tăng từ 200C đến 1000C
Từ sự phân tích đó ta có lời giải sau:
...
Nguồn: ST
Tài liệu được chia sẻ miễn phí tại: https://www.dvtuan.com/