Luận văn Định hướng cho học sinh tự lực học tập trong dạy học chương Chất khí vật lí 10 nâng cao

1: Tìm hiểu các khái niệm các khái niệm cơ bản vμ tính chất của chất khí, cấu trúc của phân tử khí. (20 phút) GV định h−ớng tái tạo theo mẫu cho các HS thực hiện ở nhμ bằng cách giao các nhiệm vụ tìm hiểu vμ vận dụng lại một số kiến thức vật lí đã học ở lớp 8 vμ kiến thức hoá học cụ thể qua phiếu học tập số 1 vμ số 2 cho HS chuẩn bị tr−ớc. GV chia nhóm để các em giúp nhau hoμn thμnh phiếu học tập số 1 vμ 2 trên lớp, kiểm tra trực tiếp kết quả thực hiện bằng cách yêu cầu HS trình bμy một số nhiệm vụ vμ gián tiếp qua phiếu thống kê đồng thời thông báo hoặc kết luận về nhiệm vụ. TG hoạt động của GV hoạt động của HS - Chuẩn bị phiếu học tập 1 vμ giao NV cho HS. (tiết tr−ớc) - Tự mỗi cá nhân HS thực hiện các NV đ−ợc giao trong phiếu học tập số 1 (ở nhμ). 5 - Yêu cầu HS trao đổi trong nhóm để - Trao đổi với các bạn trong kiểm tra lại kết quả thực hiện ở nhμ, vμ giúp nhau hoμn thμnh các NV. - Kiểm tra việc thực hiện các NV trong phiếu học tập số 1, 2 qua phiếu thống kê. nhóm để hoμn thμnh phiếu học tập. - Nhóm tr−ởng thống kê kết quả thực hiện NV của các bạn trong nhóm vμ nộp cho GV. 5 - Thông báo kết quả NV 1 1. L−ợng chất. mol L−ợng chất chứa trong một vật đ−ợc xác định theo số phân tử hay nguyên tử chứa trong vật. l−ợng chất có đơn vị lμ mol. 1 mol lμ l−ợng chất trong đó có chứa một số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử trong 12g cacbon 12. Số phân tử hay nguyên tử có trong một mol của mọi chất đều có cùng một giá trị, gọi lμ số A-vô-ga-đrô, NA=6,02.10 23 mol-1. Khối l−ợng mol  của một chất lμ khối l−ợng của một mol chất ấy. Thể tích mol của một chất lμ thể tích của một mol chất ấy. Số mol  chứa trong khối l−ợng m của chất: m  Tìm số mol  chứa trong thể tích V (lít) của chất ở điều kiện tiêu chuẩn: 22,4 V  - Kiểm tra kết quả của mình vμ kết quả thầy cung cấp. - chỉnh sửa vμ ghi lại những phần ch−a thực hiện đ−ợc. Kiểm tra kết quả NV 2 - Yêu cầu HS trình bμy nhiệm vụ 2 - Em lập luận nh− thế nμo để rút ra công thức? - Yêu cầu các HS khác trình bμy ý kiến bổ sung nếu có. - Chiếu kết quả đúng. - Khối l−ợng của một phân tử: Lập luận:  gam có NA phân tử  1 phân tử có khối l−ợng AN  (g) Nên: .pt A A mm N N    - Số phân tử có trong khối l−ợng m của chất: Lập luận: 1 mol có NA phân tử   mol có .NA = Am N phân tử Nên: N=.NA = Am N - Ghi nhận, chỉnh sửa kết quả Kiểm tra kết quả NV 3 - Yêu cầu một HS trình bμy cách thực hiện vμ kết quả tính khối l−ợng một phân tử ôxy. - Yêu cầu các HS khác trình bμy ý kiến bổ sung nếu có. - Chiếu kết quả đúng - Trình bμy cách tính vμ đọc kết quả. Ta có PT A m N   232 2332( ) 5,32.106,02.10ptm o g   - So sánh kết quả. - Ghi nhận, chỉnh sửa kết quả 4 - Thực hiện t−ơng tự trên với yêu cầu tính số mol vμ số phân tử trong 10g ôxy. - Trình bμy cách tính vμ đọc kết quả. 2 2 2 10 0,3125( ) 32 o o o m mol    N=.NA = 1,88.1023 (phân tử) - So sánh kết quả vμ thông báo nếu có cách lμm hoặc kết quả khác. 6 Kiểm tra kết quả NV 4 - Yêu cầu HS trình bμy về tính chất vμ cấu trúc phân tử chất khí. - Đặt câu hỏi: Thế nμo lμ dễ nén? Tại sao nói chất khí dễ nén? vμ thế nμo lμ bμnh tr−ớng? - Yêu cầu một HS trình bμy lập luận về cấu trúc phân tử của chất khí vμ nhóm bổ sung. - Yêu cầu các nhóm khác góp ý hoặc đặt câu hỏi để bạn giải thích. - Trình bμy: Chất khí có khối l−ợng riêng nhỏ, dễ nén, có tính bμnh tr−ớng vμ cấu tạo từ những phân tử giống nhau. - Trả lời: Dễ nén lμ có thể lμm giảm thể tích của một khối l−ợng khí? Do giữa các phân tử khí có khoảng cách Bμnh tr−ớng lμ luôn chiếm toμn bộ thể tích bình chứa. - Trình bμy hai lập luận: Chất khí có khối l−ợng riêng nhỏ, tức lμ mật độ phân tử khí nhỏ, khoảng cách giữa các phân tử khí lớn. Nên dễ nén. Trong phép tính gần đúng ta có thể coi kích th−ớc phân tử lμ nhỏ vμ bỏ qua so với kích th−ớc khoảng cách giữa các phân tử khí Khí có tính bμnh tr−ớng nên các phân tử khí chuyển động hỗn loạn về mọi phía vμ chỉ bị ngăn lại khi gặp thμnh bình, có thể coi rằng các phân tử khí chuyển động gần nh− tự do giữa hai va chạm. - Các bạn cùng nhóm bổ sung. - Nhóm khác góp ý - Nhận xét ý kiến của các em vμ thông báo: qua tính toán (cột phụ, trang 218, SGK) ng−ời ta thấy khoảng cách giữa các phân tử khoảng 16 lần kích th−ớc của chúng, chứng tỏ khoảng cách giữa các phân tử khí lớn. - Chiếu hai lập luận. - Đánh giá kết quả thực hiện các NV ở phiếu học tập 1. - kiểm tra lại kết quả thực hiện Hoạt động 2: Tìm hiểu thuyết động học phân tử chất khí vμ khái niệm khí lý t−ởng (10 phút) GV tổng kết các lập luận về cấu trúc phân tử chất khí vμ thông báo cho HS về thuyết động học phân tử. 4 Thông báo nhiệm vụ 5 - Thông báo: từ những đặc điểm nêu trên vμ các kết quả thí nghiệm trong nhiều năm, các nhμ khoa học đã tổng kết vμ đ−a ra thuyết động học phân tử với những nội dung chủ yếu sau: - Trình chiếu nội dung sau: a. Chất khí bao gồm các phân tử có kích th−ớc nhỏ so với khoảng cách giữa chúng nên mỗi phân tử đ−ợc coi nh− một chất điểm. b. Các phân tử chuyển động hỗn loạn (chuyển động nhiệt) không ngừng theo mọi ph−ơng. Nhiệt độ cμng cao thì vận tốc chuyển động hỗn loạn cμng - Ghi nhận nội dung thuyết lớn. c. Các phân tử chuyển động thẳng đều. Khi va chạm với nhau các phân tử thay đổi vận tốc. Khi va chạm với thμnh bình phân tử bị phản xạ vμ tác dụng lực đẩy vμo thμnh bình, lực nμy tạo ra áp suất chất khí lên thμnh bình. - Tóm lại: Có thể coi gần đúng phân tử của chất khí lμ những chất điểm, chuyển động hỗn loạn không ngừng vμ chỉ t−ơng tác với nhau khi va chạm. Chất khí nh− vậy gọi lμ khí lý t−ởng. - Tại sao những chất khí nh− trên gọi lμ khí lí t−ởng? - Trả lời: Không có hay Không giống các khí trong thực tế GV yêu cầu HS thảo luận vμ định h−ớng suy luận ch−ơng trình hoá cho cả lớp bằng cách đặt câu hỏi để HS suy ra những yếu tố ảnh h−ởng đến áp suất chất khí vμ giải thích sự phụ thuộc của áp suất vμo thể tích vμ nhiệt độ. 6 Kiểm tra NV 6 - Yêu cầu một nhóm trình bμy nguyên nhân gây ra áp suất lên thμnh bình vμ các yếu tố ảnh h−ớng đến áp suất. - Yêu cầu các nhóm góp ý, trình bμy về những yếu tố có thể lμm thay đổi áp suất chất khí lên thμnh bình. (Đặt các câu hỏi định h−ớng HS suy luận nếu không trình bμy đ−ợc các yếu tố ảnh h−ởng đến áp suất. - Trình bμy kết quả: Nguyên nhân gây áp suất lên thμnh bình lμ do phân tử khí va chạm, tác dụng lực vμo thμnh bình áp suất lớn hay nhỏ phụ thuộc vμo số va chạm trong một đơn vị thời gian, va chạm mạnh hay yếu Suy rộng ra, áp suất phụ thuộc vμo khối l−ợng khí, nhiệt độ khí vμ thể tích khí. - Nếu số phân tử va chạm vμo thμnh bình thay đổi; va chạm nhẹ hơn hoặc mạnh hơn thì áp suất có thay đổi không? - Những yếu tố nμo sẽ ảnh h−ởng đến số phân tử va chạm vμo thμnh bình? Những yếu tố nμo ảnh h−ởng đến độ mạnh yếu của va chạm? - Nếu chỉ thay đổi thể tích bình chứa thì số va chạm vμo thμnh bình thay đổi nh− thế nμo? áp suất chất khi sẽ thay đổi nh− thế nμo? - Nếu chỉ thay đổi khối l−ợng khí trong bình áp suất có thay đổi không? giải thích. - Nếu chỉ thay đổi nhiệt độ thì áp suất chất khí thay đổi nh− thế nμo?) - Thông báo kết luận nhiệm vụ - Ghi nhận vμ kiểm tra kết quả. Hoạt động 3: Tìm hiểu cấu tạo phân tử của chất (6 phút) GV định h−ớng tìm tòi chiếu cho lớp xem Phần mềm mô phỏng " cấu tạo chất " kết hợp với SGK lập bảng so sánh các trạng thái cấu tạo chất. - Cho HS xem Phần mềm mô phỏng " cấu tạo chất " do các tác giả Phạm Xuân Quế vμ Đỗ Thị Phan Thu xây dựng. - Giao NV 8 cho các HS về nhμ lμm vμo vở giáo viên kiểm tra sau: NV 8: Đọc phần 6 SGK, lập bảng so - Xem trình chiếu ghi nhớ vμ nhận NV về nhμ thực hiện. sánh các yếu tố sau: Thμnh phần Cấu tạo, mật độ phân tử, khoảng cách giữa các phân tử, lực t−ơng tác giữa các phân tử, chuyển động nhiệt của các phân tử, thể tích vμ hình dạng của các chất rắn, lỏng, khí. 4. Củng cố vμ giao NV (4 phút) Trả lời một số câu hỏi do HS đặt ra trong phiếu học tập Giao nhiệm vụ - Trả lời các câu hỏi từ 1 6 vμ lμm bμi tập 1 4. - Giao NV chuẩn bị bμi mới: Đọc phần 1, bμi 45 vμ tìm hiểu Mục đích thí nghiệm, dụng cụ, cách tiến hμnh vμ xử lí kết quả. 2.2.2. Tiết 63: Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt A. Mục tiêu a. Kiến thức: Hiểu định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt vμ vẽ đ−ợc đ−ờng biểu diễn quá trình đẳng nhiệt. b. Kỹ năng - Quan sát vμ theo dõi thì nghiệm, từ đó rút ra định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. - Vận dụng đ−ợc định luật để giải thích các hiện t−ợng thực tế vμ giải các bμi toán liên quan. - Biết vẽ đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt trên các hệ trục tọa độ pV. c. Thái độ: - Tích cực, tự giác vμ hợp tác trong học tập - Có thái độ khách quan, kiên nhẫn khi theo dõi vμ tiến hμnh thí nghiệm. d. Hμnh động tự lực: - Tiến hμnh thí nghiệm, lấy số liệu, xử lý số liệu vμ phát biểu đ−ợc định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ốt. - Vẽ đ−ờng đẳng nhiệt. B. Chuẩn bị a. GV: Dụng cụ thí nghiệm nh− hình 45.1 hoặc thí nghiệm về định luật Bôi-lơ - Ma- ri-ốt của lớp 10 cơ bản; bμi giảng điện tử . b. HS: Thực hiện các nhiệm vụ GV giao từ tiết học tr−ớc C. Kiến thức cơ bản 1. Thí nghiệm a. Mục đích: Tìm hiểu mối liên hệ giữa áp suất vμ thể tích của một khối l−ợng khí khi nhiệt độ không đổi. b. Tiến hμnh thí nghiệm - Xilanh chứa khí thể tích 4 Cm3, Pittông nối với áp kế có giới hạn đo từ 0 đến 2,5.105 Pa. - Chứa môt l−ợng khí trong xi lanh, thay đổi chậm thể tích khí vμ ghi lại các giá trị của áp suất t−ơng ứng. c. Kết quả Lần đo V (cm3) p (105 pa) p.V (105 Pa.cm3) GTTB vμ Sai số Nhận xét 1 3.50 0.60 2.10 2 3.25 0.65 2.11 3 3.00 0.70 2.10 GTTB (p.V) =2.04.105 4 2.75 0.75 2.06 5 2.50 0.80 2.00 Sai số (p.V)=0.09.105 6 2.25 0.90 2.03 7 2.00 1.00 2.00 Sai số t−ơng đối: 0.46=4.6% 8 1.75 1.10 1.93 với sai số t−ơng đối 4.6% có thể coi tích p.V lμ không thay đổi vμ áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích khi nhiêt độ không đổi 2. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt a. Đinh luật: ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p vμ thể tích V của một l−ợng khí xác định lμ một hằng số. p.V=hằng số hay p1.V1 = p2.V2 = p3.V3 b. Quá trình đẳng nhiệt vμ đ−ờng đẳng nhiệt. Quá trình đẳng nhiệt lμ quá trình biến đổi TT của các vật trong đó nhiệt độ của vật không đổi. Đ−ờng đẳng nhiệt lμ đ−ờng đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt. D. Nhận xét về nội dung vμ h−ớng giảng dạy Bμi 45 đ−ợc SGK trình bμy theo h−ớng từ thí nghiệm rút ra định luật. Tùy điều kiện từng tr−ờng phổ thông có thể sử dụng bộ thí nghiệm không giống nh− bộ thí nghiệm trong SGK. Sau khi phát biểu định luật cần nhắc HS về quá trình đẳng nhiệt vμ đ−ờng biểu diễn quá trình đẳng nhiệt. Có thể yêu cầu HS tìm hiểu về các bố trí, tiến hμnh vμ xử lý số liệu ở nhμ để khi tiến hμnh thí nghiệm trên lớp HS có thể tham gia lμm, đọc xử lý kết quả vμ rút ra kết luận để tự vận dụng. E. Tiến trình tiết học 1. ổn định lớp, kiểm tra bài cũ (4 phút) - yờu cầu lớp trưởng bỏo cỏo sỹ số - Đặt cõu hỏi kiểm tra bài cũ:  Trỡnh bày nội dung thuyết động học phõn tử và khỏi niệm khớ lý tưởng?  Dựa vào thuyết động học phõn tử hay cho biết ỏp suất của một lượng khớ xỏc định phụ thuộc vào thể tớch khớ như thế nào nếu nhiệt độ khụng đổi?  Lμm thế nμo để biết đ−ợc hai đại l−ợng a vμ b tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch? 2. Bμi mới Hoạt động 1: Lμm thí nghiệm về sự phụ thuộc của áp suất vμo thể tích khi nhiệt độ không đổi vμ rút ra định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt (30 phút) GV Đặt vấn đề: Chất khí có tính chất dễ nén, với một khối l−ợng khí xác định TT của khí đ−ợc đặc tr−ng bởi ba TT lμ thể tích, áp suất vμ nhiệt độ. Trong bμi nμy chúng ta khảo sát định l−ợng tính dẽ nén của chất khí để tìm hiểu xem áp suất của chất khí phụ thuộc vμo thể tích nh− thế nμo nếu nhiệt độ khí không đổi. GV định h−ớng mẫu đầy đủ cho cả lớp thông qua các dụng cụ thí nghiệm vμ yêu cầu mỗi nhóm tiến hμnh một lần để lấy số liệu thí nghiệm. TG Hoạt động của giỏo viờn Hoạt động của học sinh Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm bằng trình chiếu: - Xilanh vμ pittông chứa khí thể tích 4Cm3, độ chia nhỏ nhất 0,25Cm3. - áp kế giới hạn đo 2.105Pa, độ chia nhỏ nhất 0,05.105Pa. - Giá đỡ. - Theo dõi GV giới thiệu thí nghiệm vμ cách tiến hμnh 5 H−ớng dẫn các b−ớc tiến hμnh bằng cách chiếu vμ thao tác mẫu trên dụng cụ thí nghiệm : - Lấy khí vμo trong xi lanh khoảng 2Cm3 vμ keo pittông lên hết cỡ để thể tích khí khoảng 4Cm3 vμ hạ từ từ pittông xuống từng vạch một trên thân xi lanh (nếu đẩy xuống tr−ớc không khí bị rò ra ngoμi nên kết quả đo không chúnh xác) - Đọc các số liệu t−ơng ứng trên áp kế. Chú ý nếu kim áp kế không trùng với vạch chia thì ta phải đọc giá trị trên hoặc d−ới không đọc giá trị giữa hai vạch (vì nhỏ hơn độ chia nhỏ nhất). - Lμm mẫu vμ ghi kết quả lên bảng: Lần 1: V = 3,5Cm3, p=0,6.105Pa. - Yêu cầu HS ghi vμo vở số liệu thí nghiệm 10 Quan sát vμ kiểm tra HS lμm thí nghiệm - Yêu cầu các nhóm HS thực hiện các lần đo tiếp theo, mỗi nhóm đo vμ lấy một số liệu. Nhóm không thực hiện quan sát vμ ghi lại số liệu. - Theo dõi HS thực hiện để sửa sai kịp thời vμ ghi số liệu cuối cùng vμo bảng. - Một HS tiến hμnh điều chỉnh pittông vμ đọc số liệu, các HS khác trong nhóm quan sát vμ góp ý cho bạn. - Ghi số liệu vμo bảng. GV định h−ớng suy luận ch−ơng trình hoá cho cả lớp bằng cách nên các câu hỏi để HS thảo luận trong nhóm vμ xác định đ−ợc tích p.V bằng hằng số vμ nhận xét p tỉ lệ nghịch với V. 8 - H−ớng dẫn HS xử lí số liệu: Đặt câu hỏi: - Dựa vμo bảng số liệu, các nhóm hãy nhận xét về sự thay đổi của thể tích khí vμ áp suất khí trong thí nghiệm trên vμ so sánh với dự đoán từ thuyết động học phân tử ? - Hai đại l−ợng nh− p vμ V có thể tỉ lệ nghịch với nhau hoặc liên hệ với nhau theo một hμm số nghịch biến nμo đó. Lμm thế nμo để biết đ−ợc áp suất p tỉ lệ nghịch hay không tỉ lệ nghich với thể tích V? - Em hãy tính các tích p.V vμ so sánh các giá trị tính đ−ợc. - Ta chỉ có thể coi các tích p,V lμ bằng nhau khi sai lệch của chúng nhỏ. Em hãy xác định sai số giữa chúng lμ bao - Thể tích giảm vμ áp suất tăng. giống nh− dự đoán từ thuyết động học phân tử. - Tính các tích p.V nếu chúng bằng nhau thì p tỉ lệ nghịch với V, nếu chúng không bằng nhau thì p nghịch biến với V - Tính p1V1, p2V2,... vμ nhận xét tích p.V xấp xỉ bằng nhau. - Nếu coi các tích p.V lμ bằng nhau thì sai số tỉ đối nhỏ hơn nhiêu nếu coi các tích p.V bằng nhau? - Qua thí nghiệm trên ta có thể kết luận gì về sự phụ thuộc của p vμo V khi nhiệt độ không đổi? L−u ý HS: mặc dù kết quả tính khác nhau nh−ng ta vẫn có thể nói tích p.V lμ bằng nhau với điều kiện sai số tỉ đối nhỏ hơn 5%. Nếu điều kiện nμy không đáp ứng thì không thể kết luận tích p.V lμ bằng nhau. 5%. Khi nhiệt độ vμ khối luợng khí không đổi, tích của áp suất vμ thể tích lμ một hằng số. 4 Tổng kết: - Qua rất nhiều thí nghiệm của Bôi-lơ, Ma-ri-ốt vμ nhiều nhμ khoa học khác tiết hμnh với nhiều loại chất khí khác nhau, đều thu đ−ợc những kết quả t−ơng tự nh− chúng ta đã lμm. Để ghi nhận công lao của những ng−ời tìm ra ng−ời ta đã đặt tên định luật lμ Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. - Chiếu nội dung định luật: ở nhiệt độ không đổi tích của áp suất p vμ thể tích V của một l−ợng khí xác định lμ một hằng số. Yêu cầu HS trả lời C3 SGK - Ghi nhận định luật Trả lời C3: Hằng số trong biểu thức định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt phụ thuộc vμo nhiệt độ vì với cùng một l−ợng khí trong xi lanh nh−ng ở nhiêt độ khác thì áp suất có giá trị khác vμ tích p.V có giá trị khác. tức lμ ở hai nhiệt độ khác nhau hằng số có giá trị khác nhau. Hoạt động 2: Tìm hiểu đường đẳng nhiệt vμ cách vẽ. (6 phút) GV định h−ớng mẫu đầy đủ cho HS trên lớp, bằng cách từng b−ớc đặt câu hỏi vμ vẽ trên bảng để h−ớng dẫn HS vẽ đ−ờng đẳng nhiệt Thông báo về quá trình đẳng nhiệt vμ đ−ờng đẳng nhiệt bằng cách chiếu: - Quá trình đẳng nhiệt lμ quá trình biến đôỉ trong đó nhiệt độ của vật ta xét không đổi. - Đ−ờng biểu diễn quá trình đẳng nhiệt lμ đ−ờng đẳng nhiệt. H−ớng dẫn HS vẽ đ−ờng đẳng nhiệt trong hệ toạ độ pV - Chọn trục (hoμnh 0V, trục tung 0p), đơn vị. - Biểu diễn điểm (V0, p0) - Biểu diễn điểm (V1=2V0, p1=p0/2) - Biểu diễn điểm (V2=V0/2, p2=2p0) - Nối các điểm bằng đ−ờng cong trơn Thông báo đ−ờng cong nμy gọi lμ đ−ờng đẳng nhiệt vμ trong toán học ng−ời ta gọi nó lμ đ−ờng hi-pe-bol - Ghi nhận các khái niệm quá trình đẳng nhiệt vμ đ−ờng đẳng nhiệt. - Vẽ đ−ờng đẳng nhiệt. Hoạt động 3: Vận dụng, củng cố. 2 3 - Chiếu cho HS xem phần mềm mô phỏng thí nghiệm vμ các cách xử lý. - Yêu cầu HS lμm nhanh bμi tập sau vμ thu 5 bμi có kết quả sớm nhất: Tính thể tích của 0,1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Giữ nhiêt độ không đổi vμ nén l−ợng khí trên. Khi thể tích giảm đi một nữa áp suất khí bằng bao nhiêu? - ở điều kiện tiêu chuẩn 1 mol  22,4 lít  0,1 mol  2,24 lít - Nếu thể tích giảm một nữa áp suất tăng hai lần nên p = 2 atm p V p1 p0 V0 p2 V1 V2 3. Giao nhiệm vụ (2 phút) - Đọc vμ lμm lại bμi tập phần 3 bμi tập vận dụng - Trả lời các câu hỏi từ 1  5 vμ lμm bμi tập từ 1  5. - Đọc bμi 46 vμ hoμn thμnh phiếu học tập số 3 2.2.3. Tiết 64: Định luật Sác-lơ. Nhiệt độ tuyệt đối A. Mục tiêu a. Kiến thức - Nắm đ−ợc khái niệm khí lý t−ởng, nhiệt độ tuyệt đối. Hiểu định luật Sác-lơ. - Biết vận dụng khái niệm nhiệt độ tuyệt đối để phát biểu định luật Sac-lơ. b. Kỹ năng - Xử lí số liệu thí nghiệm , rút ra nhận xét rằng trong phạm vi biến thiên nhiệt độ của thí nghiệm thì tỉ số t p   không đổi. Thừa nhận kết quả đó trong phạm vi biến thiên nhiệt độ lớn hơn, từ đó rút ra  tpp  10 . - Giải thích đ−ợc định luật bằng thuyết động học phân tử. - Vận dụng đ−ợc định luật để giải bμi tập vμ giải thích các hiện t−ợng liên quan. c. Thái độ - Tích cực, tự giác vμ hợp tác trong học tập. - Có thái độ khách quan, kiên nhẫn khi tìm hiểu vμ xử lí số liệu thí nghiệm. d. Hμnh động tự lực - Dựa vμo Hình vẽ 46.1, trình bμy đ−ơc dụng cụ, công dụng, cách tiến hμnh thí nghiệm. - Biết cách lập luận để suy ra biểu thức định luật Sác-lơ, Tính toán đ−ợc các giá trị của hệ số tăng áp đẳng tích vμ giải thích đ−ợc đơn vị của hệ số nμy lμ K-1. - Suy ra đ−ợc -2730C lμ nhiệt độ thấp nhất vμ biểu thức của định luật Sác-lơ trong nhiệt giai Ken-vin. B. Chuẩn bị a. GV: Hình vẽ 46.1; Phiếu học tập; bμi giảng điện tử. PHIếU HọC TậP Số 3 Hãy thực hiện các NV sau đây ở nhμ để chuẩn bị cho tiết học bμi 46. NV 1: Đọc phần 1, 2 bμi 46. Tìm hiểu vμ nêu công dụng của các dụng cụ có trong thí nghiệm ở hình 46.1; cách tiến hμnh thí nghiệm vμ trả lời các câu hỏi sau: - Tại sao mức n−ớc ở nhánh trái của ống chữ Uphải luôn ở vị trí số 0? - Ng−ời ta lμm thế nμo để mức n−ớc ở nhánh trái luôn ở vị trí số 0? - áp suất của chất khí trong bình đ−ợc tính nh− thế nμo? NV 2: Xem bảng 1 kết quả thí nghiệm vμ tính toán giá trị trung bình vμ sai số tuyệt đối, sai số t−ơng đối của p t   . NV 3: Trình bμy lập luận để thiết lập công thức biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất vμo nhiệt độ của một l−ợng khí khi thể tích không đổi. p=p0+B.t = p0 (1+ 0 B p .t) NV 4: Tính bốn giá trị của 0 B p trong thí nghiệm dựa vμo bảng số liệu thu đ−ợc. NV 5: Tìm hiểu về kí hiệu, giá trị, đặc điểm của hệ số tăng áp đẳng tích. NV 6: Phát biểu định luật Sác-lơ. Nêu điều kiện áp dụng định luật Sác-lơ. b. HS: Ôn lại thuyết động học phân tử vμ định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. C. Kiến thức cơ bản 1. Thí nghiệm - Kết quả: t (0C) H (mm) p (Pa) p t   GTTB Sai số 1 2 3 4 36 70 104 138 360 700 1040 1380 360 350 347 354 350,5 7,5 2% - Nhận xét: Trong phạm vi sai số 5% có thể coi p t   = B = hằng số nếu cho nhiệt độ biến thiên từ 00C thì t= t - t0 = t  p =p - p0 = B.t hay 0 0 0 . (1 )Bp p B t p t p     Trong đó: p vμ p0 lμ áp suất ở nhiệt độ t0C vμ 00C 2. Định luật Sác-lơ Các thí nghiệm của Sác-lơ cho thấy: với mọi chất khí vμ mọi khoảng nhiệt độ giá trị của 0 B p không đổi = 0 B p = 1 273 (độ-1) gọi lμ hệ số tăng áp đẳng tích. Định luật: Với một l−ợng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vμo nhiệt độ t của khí nh− sau: p = p0(1+.t) 3. Khí lí t−ởng - Khí lí t−ởng lμ khí tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt vμ định luật Sác-lơ. - ở áp suất thấp có thể coi mọi khí thực lμ khí lý t−ởng. 4. Nhiệt độ tuyệt đối - Từ biểu thức định luật Sác-lơ ta thấy: nếu t = -2730C thì p = 0 điều nμy không thể đạt đ−ợc. Do đó -2730C lμ nhiệt độ thấp nhất gọi lμ không độ tuyệt đối trong nhiệt giai Ken-vin - Trong nhiệt giai Ken-vin nhiệt độ kí hiệu T, đơn vị K, còn gọi lμ nhiệt độ tuyệt đối. Khoảng cách nhiệt độ 1K bằng khoảng cách 10C. 0 K ứng với nhiệt độ -2730C (chính xác - 273,150C ) vμ T = t +273 - Trong nhiệt giai Ken-vin biểu thức định luật Sác-lơ lμ: p = 0 273 p T Với một l−ợng khí xác định 0 273 p lμ một hằng số nên: p T = hằng số D. Nhận xét về nội dung vμ h−ớng giảng dạy Thí nghiệm về định luật Sác-lơ khá phức tạp, cần nhiều thời gian. Thí nghiệm nμy khó thμnh công nếu GV tiến hμnh trên lớp vμ nếu có lμm cũng không đủ thời gian để hoμn thμnh bμi học. Do đó GV nên định h−ớng HS dựa vμ SGK tự nghiên cứu cách bố trí, tiến hμnh, thu thập vμ xử lí số liệu tr−ớc tiết học. GV cần tập trung để giúp HS lập luận để rút ra định luật Sác-lơ từ thí nghiệm vμ lập luận về không độ tuyệt đối. E. Tiến trình tiết học 1. ổn định lớp, kiểm tra bìa cũ (4 phút) Yêu cầu lớp tr−ởng báo cáo sỹ số Đặt câu hỏi kiểm tra bμi cũ - Phát biểu vμ viết biểu thức định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. - Quá trình đẳng nhiệt lμ gì? thế nμo lμ đ−ờng đẳng nhiệt? - Vận dụng thuyết động học phân tử hãy dự đoán: Nếu thể tích của một l−ợng khí không đổi, thì áp suất biến đổi theo nhiệt độ nh− thế nμo? 2. Bμi mới Hoạt động 1: Tìm hiểu thí nghiệm Sác-lơ, định luật Sác-lơ vμ Khái niệm khí lý t−ởng theo quan điểm vĩ mô. (24 phút) GV định h−ớng theo mẫu - không đầy đủ cho từng HS qua phiếu học tập đ−ợc giao cho HS về nhμ thực hiện. GV tổ chức nhóm vμ kiểm tra kết quả thực hiện qua phiếu thống kê. Sau đó yêu cầu các nhóm trình bμy một số NV để kiểm tra mức độ hiểu bμi vμ thông báo kết quả thực hiện một số NV để HS kiểm tra chỉnh sửa. Đặt vấn đề: Trong bμi học hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về mối liên hệ giữa áp suất vμ nhiệt độ của một l−ợng khí xác định khi thể tích không đổi. TG Hoạt động của GV Hoạt động của HS 4 - Yêu cầu các thμnh viên trong các nhóm đối chiếu vμ trao đổi kết quả thực hiện phiếu học tập số 3. Các nhóm tr−ởng tổng hợp kết quả thực hiện các NV của các thμnh viên trong nhóm. - Quan sát kết quả thực hiện các NV của HS. - Trao đổi kết quả thực hiện phiếu học tập số 3 trong nhóm. - Nhóm tr−ởng thống kê kết quả thực hiện NV của các thμnh viên 5 Kiểm tra kết quả thực hiện NV 1 - Chiếu hình 46.1 vμ yêu cầu một HS trình bμy các dụng cụ trong thí nghiệm vμ công dụng của chúng. - Nhận xét, kết luận NV 1 Trả lời: - Bình A chứa khí đặt trong chậu n−ớc B - Điện trở R để lμm nóng n−ớc - Quạt để n−ớc trong bình nóng đều - Nhiệt kế T đo nhiệt độ - ống n−ớc ở hai nhánh hình chữ U dùng để điều chỉnh mức n−ớc ở nhánh trái luôn ở vị trí số 0 bằng cách di chuyển nhánh phải vμ đo áp suất chất khí trong bình dựa vμo độ chênh lệch mức n−ớc ở hai nhánh vμ áp suất khí quyển. - Kiểm tra, chỉnh sửa kết quả. 2 Thông báo bằng cách chiếu kết quả thực hiện NV 2 - kiểm tra đối chiếu kết quả 3 Thông báo bằng cách chiếu kết quả NV 3, 4: - Từ số liệu thí nghiệm đã xử lý ta thấy - kiểm tra đối chiếu kết quả với sai số 2%, k k p pp B t t t     = hằng số, rất nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ kết quả trên đúng với mọi độ bến thiên nhiệt độ khác nhau. - Nếu nhiệt độ ban đầu tk=t0=00C thì pk = p0  0 0 0 0 Bp=p +B.t = p 1 . p 1 . p t t       -  lμ hệ số tăng áp đẳng tích, đơn vị độ-1 vμ có chung một giá trị 1 273 đối với mọi chất khí 3 - Chiếu vμ thông báo nội dung định luật Sác-lơ Với một l−ợng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vμo nhiệt độ t của khí nh− sau  0p=p 1 .t (1)  có giá trị nh− nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ vμ bằng 1 273 độ-1 - Đặt câu hỏi: - Điều kiện để áp dụng định luật Sác-lơ lμ gì? - Tại sao  có đơn vị độ-1? - Ghi nhận định luật. Trả lời: - Thể tích khí không đổi, khối l−ợng khí không đổi - Từ biểu thức của định luật Sác- lơ, ta thấy  phải có đơn vị sao cho .t không có đơn vị   có đơn vị độ-1 2