Giáo án Vật lí Lớp 10 theo CV5512 - Chương trình học kì 2

docx 143 trang nhungbui22 09/08/2022 2550
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo án Vật lí Lớp 10 theo CV5512 - Chương trình học kì 2", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docxgiao_an_vat_li_lop_10_theo_cv5512_chuong_trinh_hoc_ki_2.docx

Nội dung text: Giáo án Vật lí Lớp 10 theo CV5512 - Chương trình học kì 2

  1. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 35, 36: CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Bài 23:ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn vị xung lượng của lực. - Nắm được khái niệm hệ kín. - Nắm vững định nghĩa, viết được công thức và suy ra đơn vị đo động lượng - Phát biểu được độ biến thiên động lượng của một vật (cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn). - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật hay nhiều vật. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Nhận biết hệ vật, hệ kín, điều kiện áp dụng được định luật bảo toàn động lượng. - Biết vận dụng CT, định nghĩa, định luật để giải một số bài toán tìm động lượng, xung lượng của lực. - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho bài toán va chạm mềm, chuyển động bằng phản lực. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng. - Thí nghiệm va chạm giữa các quả cầu treo trên sợi dây. - Bảng ghi kết quả thí nghiệm. - Bài giảng Powerpoint: có thí nghiệm ảo và các hình ảnh minh họa các hiện tượng liên quan đến động lượng, xung lượng và định luật bảo toàn động lượng - Phiếu học tập: Phiếu học tập số 1 Câu 1: Quan sát ví dụ về cầu thủ đá banh, cơ thủ hích quả bi-a chuyển động va chạm vào các quả bi-a khác Các trường hợp này vật đều chịu tác dụng lực trong thời gian ngắn. a. Nhận xét về kết quả đạt được trong các trường hợp sau khi tác dụng lực?
  2. b. Tìm thêm ví dụ về vật chịu tác dụng lực trong thời gian ngắn? Câu 2: Khi một lực F tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian t thì tích F t được định nghĩa là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian t ấy. Hãy cho biết xung lượng của lực có tác dụng gì? Từ định nghĩa hãy nêu đơn vị xung lượng của lực? Câu 3: Đọc SGK mục I.2.b, nêu định nghĩa động lượng của một vật và đơn vị của động lượng? Nêu cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn? Câu 4: Chứng minh rằng đơn vị của động lượng cũng có thể tính ra Niu-tơn giây (N.s). Câu 5: Một lực 50N tác dụng vào một vật có khối lượng m = 0,1kg ban đầu nằm yên; thời gian tác dụng là 0,01s. Xác định vận tốc của vật. Phiếu học tập số 2: Câu 1: Đọc SGK mục II.1, hãy nêu định nghĩa hệ cô lập? Câu 2: Hệ vật và Trái Đất có phải là hệ kín không? Vì sao? Câu 3: Hệ hai vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang có phải là hệ kín không? Phiếu học tập số 3 Xét một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang nhẵn với vận tốc v1 , đến va chạm với một vật có khối lượng m2 đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy. a. Viết biểu thức tính động lượng p của cả hệ gồm hai vật trên? b. Biết rằng sau va chạm hai vật nhập làm 1, chuyển động với cùng vận tốc v . Viết biểu thức tính động lượng p ' của hệ lúc này? c. Hệ có phải là hệ cô lập không? Vì sao? Nếu là hệ cô lập ta có thể áp dụng định luật nào cho hệ? Từ đó, suy ra biểu thức tính vận tốc v lúc sau của cả hệ. Phiếu học tập số 4 Xét một tên lửa có khối lượng M và chứa lượng khí m bên trong. Ban đầu đứng yên. a. Xác định động lượng p của cả hệ gồm hai vật trên? b. Cho tên lửa hoạt động. Sau khi lượng khí khối lượng m phụt ra phía sau thì tên lửa có khối lượng M chuyển động với vận tốc V . Viết biểu thức tính động lượng p ' của hệ lúc này? c. Hệ có phải là hệ cô lập không? Vì sao? Nếu là hệ cô lập ta có thể áp dụng định luật nào cho hệ? Từ đó, suy ra biểu thức tính vận tốc V sau khi tên lửa phụt khí. d. Dấu (-) trong biểu thức tính V cho biết điều gì? Từ biểu thức này, hãy giải thích hiện tượng súng giạt khi bắn Phiếu học tập số 5 Câu 1: Tính lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng lên đầu đạn ở trong nòng một súng trường bộ binh, biết rằng đầu đạn có khối lượng 10g, chuyển động trong nòng súng nằm ngang trong khoảng 10 3 s , vận tốc ban đầu bằng 0, vận tốc khi đến đầu nòng súng v = 865m/s. Câu 2: Một chiếc xe khối lượng 38kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2kg bay ngang với vận tốc 7m/s (đối với mặt đất) đến cắm vào xe và nằm yên trong đó. Xác định vận tốc mới của xe. Xét hai trường hợp:
  3. a. Vật bay đến ngược chiều xe chạy. b. Vật bay đến cùng chiều xe chạy. c. Vật bay đến theo hướng vuông góc với chiều xe chạy. Câu 3: Một vật nhỏ khối lượng m 0 đặt trên toa xe khối lượng m. Toa xe này có thể chuyển động trên một đường ray nằm ngang không ma sát. Ban đầu hệ đứng yên. Sau đó cho m 0 chuyển động ngang trên toa xe với vận tốc v0 . Xác định vận tốc chuyển động của toa xe trong TH: a.v0 là vận tốc của m0 đối với mặt đất. b.v0 là vận tốc của m0 đối với toa xe. 2. Học sinh - Ôn lại gia tốc, các định luật Niu-tơn. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu vềđộng lượng và định luật bảo toàn động lượng. a. Mục tiêu: - Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 .Giáo viên đặt vấn đề: Thời đại hiện nay khoa học ngày càng phát triển, các thiết bị máy móc ra đời ngày càng nhiều, con người không chỉ khám pha thế giới mà còn khám phá cả vũ trụ bao la dựa vào những vệ tinh, phi thuyền, tàu vũ trụ Và Việt Nam ta cũng đã có một vệ tinh Vinasat được bắn lên vào tháng 5 năm 2008. Vậy dựa vào những nguyên lí định luật nào mà người ta có thể phóng các vệ tinh, phi thuyền, tàu vũ trụ ra khỏi Trái Đất? Ta sẽ trả lời qua chương học mới. Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm xung lượng của lực và động lượng. a. Mục tiêu: - Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất (tính chất vectơ) và đơn vị xung lượng của lực. - Nắm vững định nghĩa, viết được công thức và suy ra đơn vị đo động lượng - Phát biểu được độ biến thiên động lượng của một vật (cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn). b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: a. Xung lượng của lực. * Ví dụ:- Cầu thủ đá mạnh vào quả bóng, quả bóng đang đứng yên sẽ bay đi. - Hòn bi-a đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn đổi hướng. * Xung lượng của lực.
  4. -Khi một lực F tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian t thì tích F t được định nghĩa là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian t ấy. - Đơn vị của xung lượng của lực là N.s b. Động lượng. * Động lượng: Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là đại lượng được xác định bởi công thức: p = m v . Đơn vị động lượng là kg.m/s * Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực (Cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn): Ta có : p 2 - p1 = F t Hay: p = F t Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. Ý nghĩa: Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV trình chiếu những hình ảnh minh họa về xung của lực và yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: Câu 1: a. Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật. b. Tìm thêm ví dụ về vật chịu tác dụng lực trong thời gian ngắn: Câu 2: Hãy cho biết xung lượng của lực có tác dụng làm biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật. - Đơn vị xung lượng của lực: N.s Câu 3:Động lượng của một vậtkhối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là đại lượng được xác định bởi công thức: p = m v . (1) Đơn vị động lượng là kg.m/s * Cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn: Ta có : p 2 - p1 = F t Hay: p = F t (2) Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. Câu 4: Chứng minh từ biểu thức định luật II: p = F t Câu 5:AD định luật II Niu-tơn: p2 – p1 = F. t mv = F. t v = 5m/s - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
  5. Bước 4 .GV lưu ý thêm cho HS về ý nghĩa của biểu thức (2): Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật. .GV tổng kết hoạt động 2.1. Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về hệ cô lập và định luật bảo toàn động lượng. a. Mục tiêu: - Nắm được khái niệm hệ cô lập (hệ kín). - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật hay nhiều vật. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: a. Hệ cô lập (hệ kín). - Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau. b. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập. Động lượng của một hệ cô lập là không đổi. p1 + p 2 + + pn = không đổi hay p ' p d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .Giáo viên yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 3. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: Câu 1: Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau. Câu 2: Hệ vật và Trái Đất không phải là hệ kín vì vẫn có lực hấp dẫn từ các thiên thể khác trong vũ trụ tác dụng lên hệ. Câu 3: Hệ hai vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nhẵn nằm ngang là hệ kín và ngoại lực gồm trọng lực và phản lực của mặt phẳng ngang triệt tiêu lẫn nhau. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 .GV lưu ý thêm cho HS: Trong thực tế, trên Trái Đất khó có thể thực hiện được một hệ tuyệt đối kín vì không thể nào triệt tiêu được lực ma sát, các lực cản và lực hấp dẫn. Nhưng nếu các lực đó rất nhỏ, một cách gần đúng, ta có thể coi hệ vật và Trái Đất là hệ kín. Trong các vụ nổ, va chạm, các nội lực xuất hiện thường rất lớn so với ngoại lực thông thường nên hệ vật có thể coi gần đúng là hệ kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.
  6. .Giáo viên thông báo nội dung định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là không đổi. p1 + p 2 + + pn = không đổi hay p ' p Bước 5 Học sinh tiếp thu ghi nhớ Bước 6 .Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 2.3: Xây dựng công thức cho bài toán va chạm mềm và chuyển động bằng phản lực a. Mục tiêu: - Nhận biết hệ vật, hệ kín, điều kiện áp dụng được định luật bảo toàn động lượng. - Biết vận dụng định luật để giải bài toán va chạm mềm và chuyển động bằng phản lực. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Va chạm mềm. Xét vật m1, chuyển động với v1 đến va chạm vật m 2 đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc v Theo định luật bảo toàn động lượng ta có : m1 v1 m1 v1 = (m1 + m2) v suy ra: v = m1 m2 Va chạm của hai vật như vậy gọi là va chạm mềm. Chuyển động bằng phản lực. Tên lửa có khối lượng M chứa một khối khí m. Khi phóng tên lửa khối khí m phụt ra phía sau với vận tốc v thì tên khối lượng M chuyển động với vận tốc V Theo định luật bảo toàn động lượng ta có : m m v + MV = 0 =>V = - v M d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV đặt vấn đề: Quan sát video con lắc thử đạn và tên lửa Các thiết bị trên hoạt động dựa trên nguyên tắc nào. Ta sẽ giải thích được điều đó qua bài hôm nay. .GV chia lớp thành 4 nhóm, hai nhóm hoàn thành phiếu học tập số 3 và hai nhóm hoàn thành phiếu học tập số 4. Sau đó cho đai diện mỗi nhóm lên thuyết trình cho các nhóm còn lại Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày:
  7. Phiếu học tập số 3 a. Động lượng của cả hệ lúc đầu: p m1v1 b. Động lượng sau va chạm: p ' (m1 m2 )v c.Vì bỏ qua ma sát nên tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0. ADđịnh luật bảo toàn động lượng ta có: p p ' m1 v1 m1 v1 = (m1 + m2) v suy ra: v = m1 m2 Phiếu học tập số 4 a. Động lượng của cả hệ lúc đầu: p 0 b. Động lượng sau va chạm: p ' mv MV c. Trong quá trình phụt khí, nội lực rất lớn so với ngoại lực nên hệ là cô lập. AD định luật bảo toàn động lượng ta có: p p ' m m v + MV = 0 =>V = - v M d. Dấu (-) trong biểu thức tính V cho biết vận tốc của tên lửa ngược chiều với vận tốc của khí phụt ra. - Hệ súng – đạn hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển động bằng phản lực tương tự như tên lửa, nên khi đạn bay về phí trước thì đạn sẽ bị giật về phía sau. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 .Giáo viên nhận xét và chính xác hóa các bài thuyết trình tổng kết hoạt động 2.3 Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: - Nhận biết hệ vật, hệ kín, điều kiện áp dụng được định luật bảo toàn động lượng. - Biết vận dụng CT, định nghĩa, định luật để giải một số bài toán tìm động lượng, xung lượng của lực. - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho bài toán va chạm mềm, chuyển động bằng phản lực. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS dựa vào phần lý thuyết vừa học hoàn thành phiếu học tập số 5. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV. Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận
  8. - Đại diện 1 nhóm trình bày. m v Câu 1: F 8650N t Câu 2:Xe : M = 38kg, v0 = 1m/s. Vật: m = 2kg; v01 = 7m/s. Theo định luật bảo toàn động lượng: Mv0 mv01 m M v (1). Chọn chiều (+) là chiều của v0 . a. TH Vật bay ngược chiều xe chạy. Chiếu (1) lên chiều (+) ta Mv mv được : Mv mv M m V V 0 01 0,6m / s . 0 01 M m b. TH Vật bay cùng chiều xe chạy. Chiếu (1) lên chiều (+) ta được : Mv mv Mv mv M m V V 0 01 1,3m / s . 0 01 M m c. TH Vật bay đến theo hướng vuông góc với chiều xe chạy. Chiếu (1) lên chiều (+) ta được : Mv 38 Mv M m V V 0 0,95m / s . 0 M m 40 m v Câu 3: a. p 0 m v mv 0 m v mv 0 v 0 0 0 0 0 0 m m0v0 b. p 0 m0 (v0 v) mv 0 m0 v0 v mv 0 v m0 m - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 3 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Yêu cầu HS về nhà học bài và làm bài tập trong SGK. Ôn tập Nội dung 2: - Yêu cầu HS về nhà đọc phần “Em có biết?”và tìm thêm một số ứng Mở rộng dụng của bài toán va chạm mềm, chuyển động bằng phản lực trong đời sống. Nội dung 3: - Ôn tập kiến thức về phân tích lực đã học ở kì 1 và công, công suất học Chuẩn bị cho ở lớp 8 THCS. tiết sau - Xem trước Bài 24 Công và công suất. V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
  9. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 37, 38: Bài 24: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Nắm vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời cuả điểm đặt lực. - Hiểu rõ công là một đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. - Nắm được khái niệm công suất, ý nghĩa của công suất trong thực tiễn đời sống và kỹ thuật - Nắm được đơn vị công, đơn vị năng lượng, đơn vị công suất. - Nắm được khái niệm hiệu suất. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Phân biệt khái niệm công trong ngôn ngữ thông thường và công trong vật lí. - Biết vận dụng công thức tính công trong các trường hợp cụ thể: lực tác dụng khác phương độ dời, vật chịu tác dụng của nhiều lực. - Giải thích ứng dụng của hộp số trên xe. - Phân biệt được các đơn vị công và công suất. - Biết vận dụng công thức, giải được một số bài tập về công, công suất. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Bài giảng Powerpoint: có hình vẽ thí nghiệm về sự sinh công cơ học;Bảng giá trị một số công suất. - Phiếu học tập. Phiếu học tập số 1: Bài toán: Dùng một lực F không đổi kéo một vật chuyển động   F F theo phương ngang đi được quãng đường s. 2  F 1. Tính công của lực F khi lực F hợp với phương ngang góc 1 Gợi ý:  s - Theo phương của F2 gốc của điểm đặt lực không dời chỗ, ta có s2 bằng bao nhiêu? Từ đó tính công A ? F2 - Viết lại biểu thức A theo F. Từ đó suy ra công thức tính công? F1
  10. 2. Từ CT tính công ở trên, hãy cho biết công A là đại lượng vô hướng hay có hướng, có giá trị đại số hay độ lớn? 3. Công A dương, âm, bằng 0 khi nào? Nêu VD về một vật có lực tác dụng nhưng lực đó không sinh công? 4. Nếu F = 1N, s = 1m thì công A là bao nhiêu Jun? Từ đó, đưa ra định nghĩa đơn vị Jun? Phiếu học tập số 2: Câu 1: Xác định dấu của công A trong những trường hợp sau: a. Công của lực kéo của động cơ ô tô khi ô tô lên dốc; b. Công của lực ma sát của mặt đường khi ô tô lên dốc; c. Công của trọng lực của vệ tinh bay vòng tròn quanh Trái Đất; d. Công của trọng lực khi máy bay cất cánh. Câu 2: Ô tô có khối lượng 1 tấn, chuyển động đều trên một đường nằm ngang có hệ số ma sát trượt bằng 0,2. Tính công của lực kéo của động cơ và công của lực ma sát khi ô tô chuyển dời được 250m. Cho g=10m/s2. Phiếu học tập số 3 Câu 1: Viết biểu thức toán học của công suất và phát biểu định nghĩa công suất? Câu 2: Nêu đơn vị của công suất. Nếu công của lực thực hiện là 1J trong thời gian là 1s thì công suất là bao nhiêu Oát? Từ đó hãy định nghĩa 1 Oát. Câu 3: So sánh công suất của các máy sau: a. Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30 s; b. Cần cẩu M2 nâng được 1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút. Phiếu học tập số 4 Câu 1: Một động cơ điện cung cấp công suât 15kW cho một cần cẩu nâng 1000 kg lên cao 30 m. Lấy g = 10m/s2. Tính thời gian trung bình để thực hiện công việc đó. Câu 2: Một gàu nước khối lượng 10kg được kéo cho chuyển động đều lên độ cao 5m trong khoảng thời gian 1 phút 40 giây. Tính công suất trung bình của lực kéo (lấy g = 10m/s2). Câu 3: Một vật nhỏ khối lượng m trượt không vận tốc đầu từ đỉnh dốc có chiều cao h. a. Xác định công của trọng lực trong quá trình vật trượt hết dốc. b. Tính công suất trung bình của trọng lực, biết góc nghiêng của mặt dốc và mặt ngang là . Bỏ qua mọi ma sát. Câu 4: Một ô tô khối lượng 1 tấn, khi tắt máy chuyển động xuống dốc thì có tốc độ không đổi v = 54km/h. Hỏi động cơ ô tô phải có công suất bằng bao nhiêu để có thể lên được dốc trên với vận tốc không đổi v = 54km/h. Cho độ nghiêng của dốc là 4% ( sin 4 /100). 2. Học sinh - Ôn khái niệm về công và công suất đã học cấp phổ thông cơ sở;Đọc trước bài này. - Vấn đề về phân tích lực. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về công và công suất a. Mục tiêu: - Ôn lại kiến thức về công đã học ở THCS.
  11. - Phân biệt khái niệm công trong ngôn ngữ thông thường và công trong vật lí. - Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức cũ được hệ thống lại và sự tò mò, hứng thútìm hiểu kiến thức mới. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Câu 1: Khi nào có công cơ học? Nêu ví dụ về lực sinh công? Câu 2: Trong những trường hợp nào sau đây khái niệm công có nội dung đúng như đã học ở lớp 8 a. Khi ô tô đang chạy động cơ ô tô sinh công b. Ngày công của một lái xe là 50000₫ c.Có công mài sắt có ngày nên kim d. Công thành danh toại  Câu 3: Một vật chịu tác dụng của một lực kéo F theo phương ngang thì chuyển động được một đoạn đường là s. Công của lực được xác định bởi công thức nào?Đơn vị của công là gì? Bước 2 Học sinh trả bài: Câu 1: Công cơ học xuất hiện khi có lực tác dụng lên vật là làm vật chuyển dời. - Một vật rơi tự do thì trọng lực sinh công. - Ô tô đang chạy, tắt máy, chuyển động chậm dần, khi đó lực ma sát sinh công. - Một cần cầu nâng một vật lên độ cao h, lực kéo sinh công C2: a. Câu 3: Công của lực tác dụng: A = Fs Đơn vị: Jun (J) Bước 3 .Giáo viên đặt vấn đề:  Trường hợp lực F cùng hướng với độ dời s thì ta áp dụng CT trên. Nếu  lực F không cùng phương với độ dời thì công của lực được xác định như thế nào? Để trả lời câu hỏi này ta nghiên cứu nội dung bài 24. Bước 4 HS tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về công a. Mục tiêu: - Nắm vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời cuả điểm đặt lực. - Hiểu rõ công là một đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. - Nắm được đơn vị công, đơn vị năng lượng. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm:
  12. a. Khái niệm về công: Chỉ có công cơ học khi có lực tác dụng vào vật và làm cho vật dịch chuyển.   F Ví dụ: - Cần cẩu kéo vật lên cao. 2 F - Ô tô đang chạy, động cơ của ô tô sinh công F1 - “Công mài sát”. s * Công của lực kéo vật chuyển dời theo hướng của lực: A = Fs. b. Công trong trường hợp tổng quát: A = Fscos c. Biện luận: Công là đại lượng vô hướng, có giá trị đại số. + Khi là góc nhọn, cos > 0, suy ra A > 0 ; khi đó A gọi là công phát động. + Khi = 90o, cos = 0, suy ra A = 0 ; khi đó lực F không sinh công. + Khi là góc tù thì cos 0 2 Nếu cos 0 thì A < 0 2 Nếu cos 0 A = 0. VD: Khi một vật di chuyển theo 2 phương nằm ngang thì công của trọng lực luôn bằng 0. C4: Nếu F (N), s (m)  A (J) Từ (2), ta có: 1 Jun = 1 Niuton x 1 mét 1 jun là công thực hiện bởi lực có độ lớn 1 niuton khi điểm đặt lực có độ dời 1m theo phương của lực. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
  13. Bước 4 .Chính xác hóa quy tắc và cho hs ghi bài. .GV chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. C1:a. Công của lực kéo của động cơ ô tô khi ô tô lên dốc: hướng của lực kéo cùng hướng độ dời nên α = 0 => cosα > 0 => A > 0. b. Hướng lực ma sát ngược hướng độ rời điểm đặt của lực nên α = 180o => cosα A cosα = 0 => A = 0. d. Hướng P hợp hướng độ dời một góc α > 90o => cosα A < 0. C2: Lực kéo: F = Fms = 1000.10.0,2 = 2000N Công của lực kéo và lực ma sát: Ak = F.s = 2000.250 = 500000J Ams = -Fms.s = -2000.250 = -500000J - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 7 .GV tổng kết hoạt động 2.1 và lưu ý thêm cho HS: Các CT tính công chỉ đúng khi điểm đặt của lực chuyển dời thẳng và lực không đổi trong quá trình chuyển dời. Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về công suất a. Mục tiêu: - Nắm được khái niệm công suất, ý nghĩa của công suất trong thực tiễn đời sống và kỹ thuật - Phân biệt được các đơn vị công và công suất. - Nắm được khái niệm hiệu suất. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: a. Khái niệm công suất: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. A P t 1J b. Đơn vị công suất:Oát, kí hiệu W. 1W = 1s 1kW = 103 W; 1MW = 106 W * Lưu ý: - Trong công nghệ chế tạo máy người ta dùng đơn vị là mã lực (HP):1HP = 736 W - Đơn vị kW.h là đơn vị đo năng lượng: 1kW.h=1000W.3600s =3,6.106(W.s)= 3,6.106 (J) A' - Hiệu suất: H < 1 (5) A A’: công có ích A : công toàn phần c.Khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng cơ học như lò nung, nhà máy điện, đài phát sóng,
  14. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 .GV tạo tình huống: Trong các công trường xây dựng, ta để ý thấy người ta thường dùng cần cẩu để đưa vật liệu xây dựng lên cao mà ít dùng tay kéo. Sở dĩ như vậy vì dùng cần cẩu sẽ đỡ mất sức người mà lại tốn ít thời gian hơn, tức là tốc độ thực hiện công của cần cẩu lớn hơn tốc độ thực hiện công của người kéo, giúp tiến độ xây dựng công trình nhanh hơn. Để đặc trưng cho tốc độ thực hiện công, người ta đưa ra khái niệm công suất. Kí hiệu P. .GV yêu cầu HS dựa vào mục II, trả lời phiếu học tập số 3. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm, sau đó báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. A C1: P t C2: Trong hệ SI, công suất có đơn vị là oát (W) 1J Nếu A (J), t (s)  P (W). Ta có: 1W 1s C3: Cả 2 trường hợp đều do trọng lực sinh công, ta có công của trọng lực A = Ps.cosα, từ đó ta có công suất của các máy: A1 m1gs1 cos + Cần cẩu M1: P1 1333.3W ; t1 t1 A2 m2 gs2 cos + Cần cẩu M2: P2 1000W t2 t2 Vậy công suất cần cẩu M1 lớn hơn công suất cần cẩu M2. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 .GV lưu ý cho HS một số đơn vị khác của công suất. Giúp HS phân biệt được đơn vị kW.h và kW. Lưu ý: - Trong công nghệ chế tạo máy người ta dùng đơn vị là mã lực (HP): 1HP = 736 W - Đơn vị kW.h là đơn vị đo năng lượng, cần tránh nhầm lẫn với đơn vị công suất. kW.h là công của 1 lực (1máy) có công suất 1kW thực hiện trong 1h 1W.h = 1000W.3600s = 3,6.106(W.s) = 3,6.106(J) .Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: - Biết vận dụng công thức tính công trong các trường hợp cụ thể: lực tác dụng khác phương độ dời, vật chịu tác dụng của nhiều lực. - Giải thích ứng dụng của hộp số trên xe.
  15. - Phân biệt được các đơn vị công và công suất. - Biết vận dụng công thức, giải được một số bài tập về công, công suất. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS làm các BT 3, 4, 5, 6, 7 trang 133và BT trong phiếu học tập số 4. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Yêu cầu HS về nhà học bàivà làm các bài tập trong SBT Ôn tập Nội dung 2: - Đọc SGK phần “Em có biết?” tìm hiểu về cấu tạo hộp số. Mở rộng - Tìm hiểu giá trị công suất của các dụng cụ điện trong gia đình và thời gian sử dụng trung bình của các dụng cụ, từ đó tính công của dòng điện sử dụng trong 30 ngày theo đơn vị kW.h. Biết giá tiền của 1kWh là 1700đ. Hãy tính tiền điện trung bình hàng tháng mà gia đình phải trả? Nội dung 3: - Ôn tập Động lượng và định luật bảo toàn động lượng, công và công suất Chuẩn bị bài chuẩn bị cho tiết BT. mới V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
  16. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 39: BÀI TẬP ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG CÔNG VÀ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Ôn lại định nghĩa, công thức và đơn vị đo động lượng. - Định nghĩa được xung lượng của lực, nêu được đơn vị xung lượng của lực. - Phát biểu được độ biến thiên động lượng của một vật (cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn). - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật hay nhiều vật. - Nắm vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời của điểm đặt lực. - Hiểu rõ công là một đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. - Nắm được khái niệm công suất, hiệu suất - Nắm được đơn vị công, đơn vị năng lượng, đơn vị công suất. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Nhận biết hệ vật, hệ kín, điều kiện áp dụng được định luật bảo toàn động lượng cho bài toán va chạm mềm, chuyển động bằng phản lực. - Biết vận dụng CT, định nghĩa, định luật để giải một số bài toán tìm động lượng, xung lượng của lực. - Biết vận dụng công thức tính công trong các trường hợp cụ thể: lực tác dụng khác phương độ dời, vật chịu tác dụng của nhiều lực. - Phân biệt được các đơn vị công và công suất. - Biết vận dụng công thức, giải được một số bài tập về công, công suất. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Chuẩn bị hệ thống các câu hỏi và bài tập trắc nghiệm khách quan, cũng như bài tập tự luận thuộc chương Tĩnh học. - Phiếu học tập Phiếu học tập số 1
  17. Câu 1. Động lượng được tính bằng: A. N.sB. N.m C. N.m/sD. N/s Câu 2: chọn câu trả lời sai về động lượng: A. là đại lượng vectơ, cùng hướng với vận tốc B. là đại lượng vectơ, mô tả chuyển động của vật C. là đại lượng vectơ đo bằng tích khối lượng và vận tốc của vật D. là đại lượng vectơ, ngược hướng với vận tốc Câu 3: Chuyển động nào dưới đây là chuyển động bằng phản lực: A. Vận động viên bơi lội đang bơi B. Chuyển động của con sứa C. Chuyển động của vận động viên nhảy cầu khi giậm nhảy D. Chuyển động của máy bay trực thăng khi cất cánh Câu 4: Câu nào không thuộc định luật bảo toàn động lượng: A. Véc tơ động lượng của hệ kín đợc bảo toàn. B. Véc tơ động lượng của hệ kín trước và sau tương tác không đổi.         / / C. m1v1 m2 v2 m1v1 m2 v2 D. p p1 p2 pn Câu 5: Hệ gồm 2 vật có động lượng là : p1 = 6kgm/s và p2 = 8kgm/s. Động lượng tổng cộng của hệ p = 10 kgm/s nếu : A. p1 và p2 cùng phương, ngược chiều. B. p1 và p2 cùng phương, cùng chiều. 0 C. p1 và p2 hợp nhau góc 30 . D. p1 và p2 vuông góc với nhau. Câu 6: Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị công cơ học ? A. Jun (J) B. kilôoát giờ (kwh) C. Niutơn trên mét (N/m)D. Niutơn mét (N.m) Câu 7: Trường hợp nào sau đây có công cơ học A. người lực sỹ giữ quả tạ ở trên cao B. Ấn một lực xuống mặt bàn cứng C. Kéo một gàu nước từ dưới lên D. Quả bóng đứng yên trên mặt bàn Câu 8: Đơn vị nào dưới đây không phải là đơn vị công suất? A. HP B. MW C. kWh D. Nm/s Câu 9: Lực tác dụng lên một vật đang chuyển động thẳng biến đổi đều không thực hiện công khi: A. lực vuông góc với gia tốc của vật. B. lực ngược chiều với gia tốc của vật. C. lực hợp với phương của vận tốc với góc α. D. lực cùng phương với phương chuyển động của vật. Câu 10: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Máy có công suất lớn thì hiệu suất của máy đó nhất định cao. B. Hiệu suất của một máy có thể lớn hơn 1. C. Máy có hiệu suất cao thì công suất của máy nhất định lớn. D. Máy có công suất lớn thì thời gian sinh công sẽ nhanh. Phiếu học tập số 2 Câu 1: Một viên bi thép khối lượng m = 0,1kg rơi tự do từ độ cao h = 5m xuồng mặt phẳng nằm ngang. Tính độ biến thiên động lượng của viên bi trong 2 trường hợp: a. Sau khi chạm sàn viên bi bay ngược trở lại với cùng vận tốc. b. Sau khi chạm sàn viên bi nằm yên trên sàn. Lấy g = 10m/s2. Câu 2: Một hộp cát khối lượng M = 5 kg được treo bởi dây treo vào điểm O và ban đầu đứng yên. Người ta bắn theo phương ngang một viên đạn khối lượng m = 10 g vào hộp cát với vận
  18. tốc 400 m/s và sau đó đạn nằm yên trong hộp cát. Tính vận tốc hộp cát ngay sau khi đạn bắn vào cát. Câu 3: Có một bệ pháo khối lượng 10 tấn, có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát. Trên bệ có gắn một khẩu pháo khối lượng 5 tấn. Giả sử khẩu pháo chứa một viên đạn khối lượng 100kg và nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500m/s (vận tốc đối với khẩu pháo). Xác định vận tốc của bệ pháo ngay sau khi bắn, trong các trường hợp: a. Lúc đầu hệ đứng yên. b. Trước khi bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc 18km/h: TH1:Theo chiều bắn. TH2: Ngược chiều bắn. Phiếu học tập số 3 Câu 1: Một ô tô khối lượng 20 tấn chuyển động chậm dần đều trên đường nằm ngang dưới tác dụng của lực ma sát (hệ số ma sát = 0,3). Vận tốc đầu của ô tô là 54km/h; sau một khoảng thời gian ô tô dừng lại. a. Tính công và công suất trung bình của lực ma sát trong khoảng thời gian đó. b. Tính quãng đường ô tô đi được trong khoảng thời gian đó. Câu 2: Một ô tô khối lượng 1 tấn, khi tắt máy chuyển động xuống dốc thì có tốc độ không đổi v = 54km/h. Hỏi động cơ ô tô phải có công suất bằng bao nhiêu để có thể lên được dốc trên với vận tốc không đổi v = 54km/h. Cho độ nghiêng của dốc là 4% ( sin 4 /100). Câu 3: Một ô tô khối lượng 2 tấn, chuyển động đều lên dốc trên quãng đường dài 3km. Tính công thực hiện bởi động cơ ô tô trên quãng đường đó. Chọn hệ số ma sát =0,08. Độ nghiêng của dốc là 4%; g = 10m/s2. 2. Học sinh - Ôn lại các kiến thức thuộc chương Tĩnh học đã học. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Ôn lại kiến thức thuộc chương Tĩnh học. a. Mục tiêu: - Ôn lại định nghĩa, công thức và đơn vị đo động lượng. - Định nghĩa được xung lượng của lực, nêu được đơn vị xung lượng của lực. - Phát biểu được độ biến thiên động lượng của một vật (cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn). - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật hay nhiều vật. - Nắm vững công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời của điểm đặt lực. - Hiểu rõ công là một đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. - Nắm được khái niệm công suất, hiệu suất - Nắm được đơn vị công, đơn vị năng lượng, đơn vị công suất. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Các kiến thức trọng tâm được hệ thống lại. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện
  19. Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: (Có thể hoạt động cá nhân hoặc tổ chức hoạt động nhóm) - Yêu cầu HS trả lời phiếu học tập số 1 Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân hoặc nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trả lời. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 1 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Giải một số bài tập về động lượng và định luật bảo toàn động lượng a. Mục tiêu: - Biết vận dụng CT, định nghĩa, định luật để giải một số bài toán tìm động lượng, xung lượng của lực. - Vận dụng được cách diễn đạt khác của định luật II Niu-tơn để làm một số dạng BT. - Nhận biết hệ vật, hệ kín, điều kiện áp dụng được định luật bảo toàn động lượng cho bài toán va chạm mềm, chuyển động bằng phản lực. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Bài tập phiếu học tập số 2: Câu 1: a. Vận tốc của viên bi sau khi chạm sàn: v 2gh 10m / s . Động lượng của viên bi trước va chạm: p1 mv . Sau va chạm, vận tốc của viên bi: v v , động lượng p2 mv mv . p p2 p1 2mv p 2mv 2 kgm / s . b. Sau va chạm viên bi nằm yên trên sàn: v 0 p mv p mv 1 kgm / s . mv Câu 2: Theo định luật bảo toàn động lượng: mv (M m)V V (1) M m 0,01.400 V 0,8m / s 5 0,01 Câu 3: Theo định luật bảo toàn động lượng: M m V0 MV mv M m V0 MV m(v0 V ) (1) a. Lúc đầu Vo = 0. Chiếu (1) theo hướng v0 : mv 100.500 0 MV m v V V 0 3,31m / s . 0 M m 15000 100 b.V0 5m / s . +TH1:V0  v0 : Chiếu (1) lên hướng của v0 : M m V mv 100.500 M m V MV m v V V 0 0 V 1,69m / s . 0 0 M m 0 15000 100 Sau khi bắn khẩu pháo chuyển động cùng chiều đạn bay, cùng chiều ban đầu với V = 1,69m/s.
  20. +TH2:V0  v0 : Chiếu (1) lên hướng của v0 : M m V mv 100.500 M m V MV m v V V 0 0 V 8,31m / s . 0 0 M m 0 15000 100 Sau khi bắn khẩu pháo chuyển động ngược chiều đạn bay với V = -8,31m/s. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân (hoặc nhóm) Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.1. Hoạt động 2.2: Giải một số bài tập về công và công suất a. Mục tiêu: - Biết vận dụng công thức tính công trong các trường hợp cụ thể: lực tác dụng khác phương độ dời, vật chịu tác dụng của nhiều lực. - Phân biệt được các đơn vị công và công suất. - Biết vận dụng công thức, giải được một số bài tập về công, công suất. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Bài tập trong phiếu học tập số 3: v2 v2 v2 v2 Câu 1: a. a.s 0 0 ; A F .s ma.s m. 0 225.104 J . 2 2 ms ms 2 v v v Thời gian chuyển động: t 0 0 5s . a g A Công suất trung bình: P ms 45.104 W . ms t A b. Quãng đường ô tô đi được: s ms 37,5m . Fms 4 Câu 2: Công suất của ô tô: P F.v 2.103.10. .15 12.103 W . 100 Câu 3: Lực của động cơ kéo ô tô chuyển động đều lên dốc: F mg sin cos . Công của lực đó trên đoạn đường s: A Fs mg sin cos s 72.105 J sin 4% 0,04; cos 0,99 1 . d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 3.
  21. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm có sự hướng dẫn của gv Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 3: Vận dụng a. Mục tiêu: - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Yêu cầu HS về nhà học bài và làm bài tập trong SBT. Ôn tập Nội dung 2: - Yêu cầu HS dựa vào cách giải BT đã học trong tiết, về nhà tự ra 3 BT Mở rộng tương tự như các bài đã làm và kèm hướng dẫn giải Nội dung 3: - Ôn tập kiến thức về động năng, thế năng, cơ năng học ở lớp 8 THCS. Chuẩn bị cho - Xem trước Bài 25, 26, 27. tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
  22. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 40, 41, 42: Chủ đề 7: ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG – CƠ NĂNG. I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu động năng là một dạng năng lượng cơ học mà mọi vật có được khi chuyển động. - Nắm được độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng. - Nắm vững hai yếu tố đặc trưng của động năng, động năng phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật. - Nắm vững biểu thức của thế năng trọng trường. - Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học. Từ đó phân biệt động năng và thế năng. - Nắm được khái niệm thế năng đàn hồi và viết biểu thức của thế năng đàn hồi. - Nắm vững khái niệm cơ năng định luật bảo toàn cơ năng. - Hiểu rõ mối quan hệ giữa thế năng và lực thế. - Nêu được đơn vị đo động năng, thế năng, cơ năng. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải các bài toán tương tự như các bài toán trong SGK. - Giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan. - Vận dụng được công thức xác định thế năng để giải bài tập. - Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn và vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập. - Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp cụ thể. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Bài giảng Powerpoint:Kèm dụng cụ TN biểu diễn: con lắc đơn, con lắc lò xo, vật rơi; Các hình vẽ mô tả. - Phiếu học tập. Phiếu học tập số 1: Câu 1: Nhắc lại khái niệm động năng? Chứng tỏ những vật sau đây có động năng và những vật ấy có thể sinh công như thế nào? a. Viên đạn đang bay b. Búa đang chuyển động c. Dòng nước lũ đang chảy mạnh
  23. Câu 2: Đọcsách giáo khoa mục II SGK và nêu công thức tính động năng? Nêu đơn vị của động năng? CMR đơn vị Jun cũng bằng kg.m2/s2. Câu 3: Động năng là đại lượng có hướng hay vô hướng? Động năng có tính tương đối không, tại sao? Câu 4: Đọc mục III SGK và nêu mối liên hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng? Phiếu học tập số 2: Câu 1: Thế năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? Câu 2: Thế năng phụ thuộc vào độ cao, tức vị trí tương đối của vật so với mặt đất được gọi là thế năng trọng trường. Thế năng phụ thuộc vào độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng gọi là thé năng đàn hồi. Ta sẽ lần lượt tìm hiểu từng dạng thế năng. Nhóm 1 + 2 Nhóm 3 + 4 a. Nêu biểu hiện của sự tồn tại trọng trường xung quanh Trái Đất? a. Thế năng đàn hồi xuất Nhắc lại công thức tính trọng lực? hiện khi nào? b. Dựa vào mục I.2. đưa ra khái niệm thế năng trọng trường và b. Dựa vào mục II.1 và II.2 biểu thức của nó? nêu công thức lực đàn hồi c. Tìm hai ví dụ chứng tỏ rằng một vật có khối lượng m khi đưa khi lò xo có độ biến dạng lên vị trí cách mặt đất độ cao z thì lúc rơi xuống có thể sinh công? l, công thức tính công d. z trong biểu thức thế năng có phụ thuộc vào mốc thế không? của lực đàn hồi. Từ đó, cho biết thế năng có c. Nêu đinh nghĩa thế năng phụ thuộc vào mốc thế (tức hệ đàn hồi và công thức tính quy chiếu) không? thế năng đàn hồi của một e. Nếu chọn mốc thế năng tại lò xo bị biến dạng. vị trí O (độ cao = 0, Hình 26.2) thì tại điểm nào - Thế năng = 0? - Thế năng > 0? - Thế năng < 0 ? Phiếu học tập số 3: Câu 1: Nhắc lại khái niệm cơ năng đã học ở THCS? Nhóm 3 + 4 Nhóm 1 + 2 Câu 2: Dựa vào mục I.1 trang 142 SGK hãy Câu 2: Dựa vào mục I.2 trang 144 SGK hãy nêu định nghĩa cơ năng trọng trường? Phát biểu nêu định nghĩa cơ năng đàn hồi? Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng khi vật chuyển động định luật bảo toàn cơ năng khi vật chuyển trong trọng trường động dưới tác dụng của lực đàn hồi? Câu 3: Nhận xét về mối liên hệ giữa sự biến Câu 3: Nhận xét về mối liên hệ giữa sự biến thiên thế năng và sự biến thiên động năng của thiên thế năng và sự biến thiên động năng vật chuyển động mà chỉ chịu tác dụng của trọng của vật chuyển động mà chỉ chịu tác dụng lực? Ở vị trí nào động năng cực đại, thế năng ở của lực đàn hồi? Ở vị trí nào động năng cực vị trí đó như thế nào? Ở vị trí nào động năng đại, thế năng ở vị trí đó như thế nào? Ở vị trí cực tiểu và thế năng ở vị trí đó như thế nào? nào động năng cực tiểu và thế năng ở vị trí Câu 4: Con lắc đơn tạo bởi một vật nặng nhỏ đó như thế nào? gắn vào đầu một sợi dây mảnh không co dãn, Câu 4: Con lắc lò xo tạo bởi một vật nặng đầu kia của dây gắn cố định tại C (Hình 27.2). nhỏ gắn vào đầu một lò xo, đầu kia của dây
  24. Đưa vật lên vị trí A rồi thả nhẹ nhàng, vật sẽ đi gắn cố định. Đưa vật lên vị trí A rồi thả nhẹ xuống đến O (vị trí thấp nhất ) rồi đi lên đến B, nhàng, vật sẽ đi qua O rồi đến B, sau đó quay sau đó quay lại và dao động cứ thế tiếp diễn. lại và dao động cứ thế tiếp diễn. Nếu không Nếu không có tác dụng của các lực cản, lực ma có tác dụng của các lực cản, lực ma sát : sát : a. Chứng minh rằng A và B đối xứng với a. Chứng minh rằng A và B đối xứng với nhau nhau qua O. qua CO. b. Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu? b. Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu? c. Trong quá trình nào động năng chuyển c. Trong quá trình nào động năng chuyển hóa hóa thành thế năng và ngược lại? thành thế năng và ngược lại? Phiếu học tập số 4: Bài 1: Vật khối lượng m = 500 g được ném thẳng đứng từ dưới lên với v0 = 10m/s. Chọn mốc thế năng tại vị trí ném. Tính thế năng, động năng và cơ năng của vật: a. Lúc bắt đầu ném. b. Lúc vật lên cao nhất. c.2s sau khi ném. Bài 2: Từ độ cao 5 m so với mặt đất, người ta ném một vật khối lượng 200g thẳng đứng lên với vận tốc đầu là 2m/s. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g=10m/s2. Tính cơ năng của vật nếu: a. Chọn mốc thế năng tại mặt đất. b. Chọn mốc thế năng tại vị trí ném. Bài 3: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 7m/s. Bỏ qua sức cản của không khí. Cho g = 9,8 m/s2. a. Tính độ cao cực đại mà vật đạt được. b. Ở độ cao nào thì thế năng bằng 4 lần động năng. c. Ở độ cao nào thì động năng bằng 4 lần thế năng. 2. Học sinh - Nhớ lại các công thức về chuyển động thẳng biến đổi đều, công thức tính công - Khái niệm động năng, thế năng, cơ năng đã học cấp phổ thông cơ sở. - Ôn lại các khái niệm lực hấp dẫn, trọng lực, trọng trường, lực đàn hồi - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về động năng, thế năng và cơ năng. a. Mục tiêu: - Sự hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
  25. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Sự hứng thú, tò mò muốn tìm hiều kiến thức mới d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .Giáo viên đặt vấn đề Trong chương trình THCS, ta đã có những khái niệm sơ bộ về năng lượng. Ta biết rằng một vật có năng lượng nếu vật đó có khả năng sinh công. .GV đưa ra các hình ảnh về vật có động năng sinh công, vật thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi sinh công Và vật có khả năng sinh công do chuyển động thì năng lượng của vật này được gọi là động năng. - Vật có khả năng sinh công do vị trí của nó so với đất thì năng lượng của vật gọi là thế năng trọng trường - Vật có khả năng sinh công khi bị biến dạng đàn hồi thì năng lượng của vật gọi là thế năng đàn hồi - Vậy động năng, thế năng là gì, nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? Ta sẽ tìm hiểu qua bài hôm nay. Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu động năng và độ biến thiên động năng a. Mục tiêu: - Hiểu động năng là một dạng năng lượng cơ học mà mọi vật có được khi chuyển động. - Nắm được độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng. - Nắm vững hai yếu tố đặc trưng của động năng, động năng phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc của vật. - Nêu được đơn vị đo động năng. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. Khái niệm động năng. a. Năng lượng. - Năng lượng là một thước đo khác của lượng vật chất. - Theo nghĩa thông thường: năng lượng đặc trưng cho khả năng làm thay đổi trạng thái hoặc thực hiện công. b. Động năng: là dạng năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động. 2. Công thức tính động năng. Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác 1 2 định theo công thức : Wđ = mv 2 Đơn vị của động năng là jun (J). 3. Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng. 1 2 1 2 Ta có: A = mv2 - mv1 = Wđ2 – Wđ1 2 2
  26. Công của ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năng của vật. * Hệ quả: - Động năng của vật giảm: vật sinh công dương, ngoại lực tác dụng lên vật sinh công âm. - Động năng của vật tăng: vật sinh công âm, ngoại lực tác dụng lên vật sinh công dương. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV đưa ra những hình ảnh minh họa về động năng. .Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Quan sát các hình ảnh minh họa và hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. C1: Động năng là dạng năng lượng vật có được do chuyển động. a. Viên đạn có khối lượng m, đang bay với vận tốc v thì có thể xuyên vào gỗ, vào tấm bia và sinh công. Ta nói viên đạn có động năng. b. Búa đang chuyển động đập vào đinh, làm cho đinh đóng sâu vào gỗ, sinh công. Ta nói búa có động năng khi đang chuyển động. c. Dòng nước lũ đang chuyển động mạnh với vận tốc chảy rất lớn có thể cuốn trôi, vỡ đổ nhà của ta nói dòng nước có động năng. 1 C2. Công thức tính động năng:W = mv2 đ 2 Đơn vị của động năng là jun (J). Từ CT động năng m : kg ; v : m/s Động năng : kg.m2/s2. C3: Wđ là đại lượng vô hướng, dương. Vận tốc có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu nên động năng cũng có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu. C4. Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng: 1 1 A = mv 2 - mv 2 = W – W 2 2 2 1 đ2 đ1 Công của ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năng của vật. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.1. Hoạt động 2.2: Tìm hiểu thế năng a. Mục tiêu: - Nắm vững biểu thức của thế năng trọng trường. - Có khái niệm chung về thế năng trong cơ học. Từ đó phân biệt động năng và thế năng. - Nắm được khái niệm thế năng đàn hồi và biểu thức của thế năng đàn hồi. - Nêu được đơn vị đo thế năng. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. Thế năng trọng trường.
  27. a. Trọng trường. Xung quanh Trái Đất tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường. r r - Công thức tính trọng lực: P mg b. Thế năng trọng trường. Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật ; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. - Biểu thức:W t = mgz 2. Thế năng đàn hồi. a. Công của lực đàn hồi. - Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn 1 hồi được xác định bằng công thức:A = k( l)2 2 b. Thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Thế năng đàn hồi của một lò xo có độ cứng k ở trạng thái có biến dạng l là : 1 2 Wt = k( l) 2 d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV giới thiệu về khả năng sinh công của búa máy và của cánh cung Dạng nang lượng mà cánh cung và quả nặng của búa máy dự trữ gọi là thế năng. Vậy thế năng của một vật sẽ phụ thuộc vào những yếu tố nào? Biểu thức toán học nào thể hiện mối quan hệ đó? Ta sẽ tìm hiểu qua phần thế năng. Từ ví dụ trên ta có thể đi đến kết luận: Một vật có độ cao h so với mặt đất hoặc bị biến dạng thì có khả năng sinh công, tức vật này có năng lượng, năng lượng này ta gọi là thế năng. .Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Quan sát thí nghiệm và hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. Phiếu học tập số 2: Câu 1: Thế năng phụ thuộc vào độ cao hoặc độ biến dạng. Câu 2: Nhóm 1 + 2 Nhóm 3 + 4 a.Biểu hiện của trọng trường là sự xuất a. Thế năng đàn hồi hiện trọng lực tác dụng lên các vật đặt trong xuất hiện khi vật bị khoảng không gian có trọng trường. biến dạng đàn hồi. r r Công thức tính trọng lực: P mg b. Lực đàn hồi: F = -k. l
  28. b. Thế năng trọng trường của một vật là dạng Công của lực đàn năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật ; nó 1 hồi: A = k( l)2 phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. 2 - Biểu thức: Wt = mgz c.Thế năng đàn hồi là c.Ví dụ 1: Búa máy từ độ cao z, khi rơi xuống dạng năng lượng của có thể đóng cọc ngập sâu vào lòng đất- sinh một vật chịu tác công. dụng của lực đàn hồi. Ví dụ 2: Dòng nước từ độ cao z đổ xuống làm 1 2 Wt = k( l) quay tuabin của máy phát điện- nhà máy thủy 2 điện. d. Vì z phụ thuộc vào việc chọn gốc (HQC) nên thế năng cũng phụ thuộc vào việc chọn gốc (HQC) e.WtO = 0; WtA> 0; WtB< 0. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2 Hoạt động 2.3: Tìm hiểu cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng a. Mục tiêu: - Nắm vững khái niệm cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng. - Nêu được đơn vị đo cơ năng. - Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn và biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp cụ thể. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. a. Định nghĩa:Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng của vật : 1 2 W = Wđ + Wt = mv + mgz 2 b. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn. 1 W = mv2 + mgz = hằng số 2 1 2 1 2 mv1 + mgz1 = mv2 + mgz2 2 2 c. Hệ quả: Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường : + Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau) + Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại. 2. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. a. Định nghĩa:Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật :
  29. 1 1 W = mv2 + k( l)2 2 2 2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực đàn hồi. 1 1 W = mv2 + k( l)2 = hằng số 2 2 Hay : 1 2 1 2 1 2 1 2 mv1 + k( l1) = mv2 + k( l2) 2 2 2 2 Chú ý : Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ năng. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV ném một vật lên cao. Có nhận xét gì về sự thay đổi động năng, thế năng của vật trong quá trình vật chuyển động? Ta thấy khi vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực, khi động năng giảm – thế năng tăng, động năng tăng – thế năng giảm. Liệu thế năng và động năng có quan hệ với nhau như thế nào? Ta sẽ khảo sát qua phần “Định luật bảo toàn cơ năng” .Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Quan sát thí nghiệm và hoàn thành phiếu học tập số 3. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. Phiếu học tập số 3: Câu 1:Cơ năng gồm tổng động năng và thế năng. Nhóm 3 + 4 Nhóm 1 + 2 Câu 2:Định nghĩa: Câu 2:Định nghĩa: 1 1 1 W = W + W = mv2 + mgz W = mv2 + k( l)2 đ t 2 2 2 * Sự bảo toàn cơ năng của vật * Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động chỉ dưới tác dụng chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực. của lực đàn hồi. Khi một vật chuyển động trong 1 1 W = mv2 + k( l)2 = hằng số trọng trường chỉ chịu tác dụng 2 2 của trọng lực thì cơ năng của vật Hay : là một đại lượng bảo toàn. 1 2 1 2 1 2 1 mv1 + k( l1) = mv2 + 1 2 2 2 2 W = mv2 + mgz = hằng số 2 2 k( l2) 1 2 1 2 Câu 3: Trong quá trình chuyển mv1 + mgz1 = mv2 + mgz2 2 2 động của một vật chịu tác dụng Câu 3: Trong quá trình chuyển của lực đàn hồi: động của một vật trong trọng + Nếu động năng giảm thì thế năng trường: tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau)
  30. + Nếu động năng giảm thì thế + Tại VTCB động năng cực đại thì năng tăng và ngược lại (động năng thế năng cực tiểu (bằng 0) và vị trí và thế năng chuyển hoá lẫn nhau) biên động năng cực tiểu (bằng 0) + Tại vị trí thấp nhất động năng thì thế năng cực đại. cực đại thì thế năng cực tiểu và Câu 4: a. Áp dụng định luật bảo ngược lại ở vị trí cao nhất động toàn cơ năng: năng cực tiểu (bằng 0) thì thế năng WA = WB cực đại. 1 2 1 2 ⇔ k( lA) + 0 = k( lB) + 0 Câu 4:a. Áp dụng định luật bảo 2 2 toàn cơ năng: ⇔ lA =  lB WA = WB ⇒ A và B đối xứng nhau qua O. ⇔ mgzA + 0 = mgzB + 0 (tại A và B vật dừng lại nên động ⇔ zA = zB năng bằng 0) ⇒ A và B đối xứng nhau qua CO. b. Chọn gốc thế năng tại O (là vị (tại A và B vật dừng lại nên động trí thấp nhất) năng bằng 0) ∗ Tại A và B có độ dãn lớn nhất, b. Chọn gốc thế năng tại O (là vị vật dừng lại nên: trí thấp nhất) Wđ(A) = Wđ(B) = 0 ∗ Tại A và B có độ cao lớn nhất, 1 2 Wt(A) = Wt(B) = k( lmax) vật dừng lại nên: 2 Wđ(A) = Wđ(B) = 0 = Wtmax Wt(A) = Wt(B) = mgzmax Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi = Wtmax chuyển động qua O nên: Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi Wt(O) = 0, 2 chuyển động qua O nên: Wđ(O) = (1/2). mvo max Wt(O) = 0, = Wđ(max)zA 2 Wđ(O) = (1/2). mvo max c. Quá trình quả cầu nhỏ của con = Wđ(max)zA lắc chuyển động từ biên A về O c. Quá trình quả cầu nhỏ của con thế năng giảm dần, chuyển hóa lắc chuyển động từ biên A về O thành động năng. Ngược lại khi thế năng giảm dần, chuyển hóa con lắc chuyển động từ O về A thành động năng. Ngược lại khi thì động năng giảm dần, chuyển con lắc chuyển động từ O về A thì hóa dần thành thế năng. động năng giảm dần, chuyển hóa dần thành thế năng. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.3 Chú ý : Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng thêm các lực khác thì công của các lực khác này đúng bằng độ biến thiên cơ năng. Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu:
  31. - Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải các bài toán tương tự như các bài toán trong SGK. - Giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan. - Vận dụng được công thức xác định thế năng để giải bài tập. - Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn và vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành các BTTN 3, 4, 5, 6 trang 136 SGK, BTTN 2, 3, 4 trang 141, BTTN 5, 7, 8 trang 144 và 145. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên chính xác hóa các đáp án và câu trả lời của HS sau đó chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành các BT 7, 8 trang 136 SGK, BT 5, 6 trang 141, BT 6 trang 144 và BT trong phiếu hoc tập số 4. Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 7 Giáo viên tổng kết hoạt động 3 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung: .GV yêu cầu HS: Học bài và làm BT SBT. Đọc phần “Em có biết?” trang Ôn tập kiến 145 SGK. thức cũ V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)
  32. Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 43: BÀI TẬP ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG – CƠ NĂNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Nắm được định nghĩa, công thức động năng, công thức liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng. - Nắm vững biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi. - Nắm vững khái niệm cơ năng định luật bảo toàn cơ năng. - Nêu được đơn vị đo động năng, thế năng, cơ năng. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải các bài toán tương tự như các bài toán trong SGK. - Giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan. - Vận dụng được công thức xác định thế năng để giải bài tập. - Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn và vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Chuẩn bị hệ thống các câu hỏi và bài tập trắc nghiệm khách quan, cũng như bài tập tự luận thuộc phần động năng, thế năng, cơ năng. - Phiếu học tập Phiếu học tập số 1 Câu 1: Chọn câu đúng về động năng của một vật. Động năng của vật : A. luôn tăng khi gia tốc của vật của vật lớn hơn không . B. tăng khi các lực tác dụng lên vật sinh công dương C. tăng khi vận tốc của vật lớn hơn không .D. luôn tăng khi gia tốc của vật tăng . Câu 2: Một vật đang chuyển động với vận tốc v. Nếu hợp lực tác dụng vào vật triệt tiêu thì động năng của vật: A. giảm theo thời gian.B. không thay đổi.C. tăng theo thời gian.D. triệt tiêu. Câu 3. Cho một vật chuyển động có động năng 4 J của 1 vật khối lượng 2 kg. Xác định động lượng. A. 2kg.m/s B. 8kg.m/s C. 4kg.m/s D. 16kg.m/s Câu 4: Tìm câu sai. Động năng của một vật không đổi khi A. chuyển động thẳng đều. B. chuyển động tròn đều. C. chuyển động cong đều.D. chuyển động biến đổi đều.
  33. Câu 5: Dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật là: A. Thế năng đàn hồi. B. Động năng.C. Cơ năng. D. Thế năng trọng trường. Câu 6: Một lò xo có độ cứng k, bị kéo giãn ra một đoạn x. Thế năng đàn hồi lò xo được tính 1 1 1 bằng biểu thức: A. W kx2 B.W kx2 C.W kx D.W k 2 x2 t 2 t t 2 t 2 Câu 7: Một vật đang chuyển động có thể không có: A. Động lượng B. Động năng C. Thế năng D. Cơ năng Câu 8: Một vật yên nằm yên có thể có A. động năng. B. thế năng. C. động lượng. D. vận tốc. Câu 9. Khi 1 vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những con đường khác nhau (bỏ qua ma sát). Chọn câu sai A. Gia tốc rơi bằng nhauB. Thời gian rơi bằng nhau C. Công của trọng lực bằng nhau D. Độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhau Câu 10. Cơ năng của vật sẽ bảo toàn nếu vật: A. Rơi tự do C. Trượt có ma sát trên mặt phẳng nghiêng B. Rơi trong không khí D. Chuyển động trong chất lỏng Câu 11: định luật bảo toàn không áp dụng khi: A. vật chịu tác dụng của những lực thế và lực không thế B. chi chịu tác dụng của lực hấp dẫn C. chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi D. chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi Câu 12: Một vật được ném thẳng đứng từ dưới lên, trong quá trình chuyển động của vật thì A. Động năng giảm, thế năng giảm B. Động năng giảm, thế năng tăng C. Động năng tăng, thế năng giảm D. Động năng tăng, thế năng tăng Câu 13: Cơ năng là đại lượng: A. Vô hướng, có thể dương, âm hoặc bằng không B. Vô hướng, có thể dương hoặc bằng không C. Véc tơ, độ lớn có thể âm, dương hoặc bằng không D. Véc tơ, độ lớn có thể dương hoặc bằng không Câu 14. Động lượng liên hệ chặt chẽ nhất với A. Công suất B. Thế năng C. Động năng D. Xung của lực Câu 15: Một vật được thả rơi tự do, trong quá trình rơi A. động năng của vật không đổi C. tổng động năng và thế năng của vật không thay đổi B. thế năng của vật không đổi. D. tổng động năng và thế năng của vật luôn thay đổi. Phiếu học tập số 2 Câu 1: Một ô tô khối lượng 1600 kg đang chạy với vận tốc 50km/h thì người lái nhìn thấy một vật cản trước mặt cách khoảng 15m. Người đó tắt máy và hãm phanh khẩn cấp. Giả sử lực hãm của ô tô là không đổi và bằng 1,2.104N. Hỏi xe có bị đâm vào tường không? Câu 2: Vật khối lượng m = 100 g được ném thẳng đứng từ dưới lên với v 0 = 20m/s. Chọn mốc thế năng tại vị trí ném. Sử dụng các phương trình chuyển động của vật ném đứng, tính thế năng, động năng và cơ năng toàn phần của vật: a. Lúc bắt đầu ném. b. Lúc vật lên cao nhất. c. 3s sau khi ném. d. Khi vật vừa chạm đất. Câu 3: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 7m/s. Bỏ qua sức cản của không khí. Cho g = 9,8 m/s2.
  34. a. Tính độ cao cực đại mà vật đạt được. b. Ở độ cao nào thì thế năng bằng động năng. c. Ở độ cao nào thì thế năng bằng 4 lần động năng. 2. Học sinh - Ôn lại các kiến thức thuộc chương Tĩnh học đã học. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Ôn lại kiến thức thuộc chương Tĩnh học. a. Mục tiêu: - Nắm được định nghĩa, công thức động năng, công thức liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng. - Nắm vững biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi. - Nắm vững khái niệm cơ năng định luật bảo toàn cơ năng. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Các kiến thức trọng tâm được hệ thống lại. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: (Có thể hoạt động cá nhân hoặc tổ chức hoạt động nhóm) - Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: C1. Nêu định nghĩa và công thức của động năng? Khi nào động năng của vật biến thiên, tăng lên, giảm đi? C2. Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng trọng trường? C3. Nêu định nghĩa và ý nghĩa của thế năng đàn hồi? C4. Nêu công thức tính cơ năng và phát biểu định luật bảo toàn cơ năng? C5.Nêu sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong quá trình vật chuyển động dưới tác dụng của lực thế? Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân hoặc nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trả lời. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 1 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Giải một số bài tập trắc nghiệm định tính a. Mục tiêu: - Nắm được định nghĩa, công thức động năng, công thức liên hệ giữa độ biến thiên động năng và công của ngoại lực tác dụng. - Nắm vững biểu thức của thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi. - Nắm vững khái niệm cơ năng định luật bảo toàn cơ năng. - Nêu được đơn vị đo động năng, thế năng, cơ năng. - Giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan.
  35. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: 1. B 2. B 3. C p 2mWd 4. D 5. D 6. A 7. C 8. B 9. B 10. A 11. A 12. B 13. B 14. D 15. C d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo cá nhân (hoặc nhóm) Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.1 Hoạt động 2.2: Giải một số bài tập tự luận a. Mục tiêu: - Vận dụng được định luật biến thiên động năng để giải các bài toán tương tự như các bài toán trong SGK. - Vận dụng được công thức xác định thế năng để giải bài tập. - Biết xác định khi nào cơ năng được bảo toàn và vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải bài tập. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Câu 1: Gọi s là quãng đường ô tô đi đến khi dừng lại: Áp dụng định lí động năng ta có: 2 o 1 2 m.v / 2 A Wd 2 Wd1 Wd1 Fc .s.cos180 mv s 12,86m < 15m . 2 Fc Xe kịp dừng, không đâm vào vật cản. Câu 2: Chọn mốc thế tại mặt đất 1 2 a. h = 0, v = v0: Thế năng: Wt = mgh = 0; động năng: mv 20J ; 2 0 Cơ năng toàn phần: W = 20J. 2 v0 b. h h H 20m . Thế năng: Wt = 20J; Động năng = 0; cơ năng W = 20J. max 2g 1 c. 3s sau khi ném: h v t gt 2 15m ; v v gt 10m , vật đã đi xuống. 0 2 0 thế năng: Wt = mgh = 15J; động năng: Wđ = 5J; Cơ năng: W = 20J. d. Khi vật vừa chạm đất: v = -v0 = -20 m/s. Thế năng: Wt = 0; Wđ = W = 20J. Câu 3: Chọn mốc thế tại mặt đất v2 a. h H 0 2,5m . max 2g
  36. b. Wđ = Wt = W/2 = Wtmax/2; h = hmax/2 = 1,25m. c. Wt = 4Wđ; h = 4hmax/5 = 2m. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm có sự hướng dẫn của gv Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Cá nhân hoặc đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 2.2, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 3: Vận dụng a. Mục tiêu: - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - Yêu cầu HS về nhà học bài và làm bài tập trong SBT. Ôn tập Nội dung 2: - Yêu cầu HS dựa vào cách giải BT đã học trong tiết, về nhà tự ra 3 BT Mở rộng tương tự như các bài đã làm và kèm hướng dẫn giải Nội dung 3: - Ôn tập kiến thức về cấu tạo chất và chất khí đã học ở lớp 8 THCS. Chuẩn bị cho - Xem trước Bài 28, 29, 30, 31. tiết sau V. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ) Giáo viên giảng dạy: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết 44,45, 46, 47:
  37. Chủ đề 8: THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ . CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA CHẤT KHÍ LÍ TƯỞNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được các nội dung về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. - Nắm được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí và sơ lược về chất lỏng và chất rắn. - Nêu được định nghĩa của khí lí tưởng. - Nhận biết được các khái niệm trạng thái và quá trình. - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp - Phát biểu và nêu được biểu thức của định luât Bôilơ – Mariôt, định luật Sác-lơ, viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ toạ độ p – V, p – T và V – T. - Nắm được phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Hiểu ý nghĩa vật lí của “độ không tuyệt đối”. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Vận dụng được các đặc điểm về khoảng cách giữa các phân tử, về chuyển động phân tử, tương tác phân tử, để giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, thể lỏng, thể rắn. - Dự đoán được mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của một lượng khí nhất định khi nhiệt độ không đổi. Đề suất được phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán của mình. - Dự đoán được mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất của một lượng khí nhất định khi thể tích không đổi. Đề suất được phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán của mình. - Vận dụng phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt, mối quan hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích. - Xây dựng và phát biểu được định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sác-lơ. - Từ các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Saclơ xây dựng được phương trình Clapêrôn và mối quan hệ giữa V và T trong quá trình đẳng áp. - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình. - Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng thực tế và giải các bài toán liên quan. - Biết vẽ đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trên các hệ trục tọa độ khác nhau. - Giải thích được định luật bằng thuyết động học phân tử. - Vận dụng được định luật Bôilơ – Mariôt, định luật Sac-lơ để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự. - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để giải được các bài tập ra trong bài và bài tập 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập. - Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
  38. 1. Giáo viên - Bài giảng Powerpoint: + Mô hình mô tả sự tồn tại của lực hút và lực đẩy phân tử và hình 28.4 SGK. + Chuẩn bị thí nghiệm; Bảng “kết quả thí nghiệm”, SGK. + Bộ dụng cụ thí nghiệm nghiên cứu định luật Boyle – Mariotte ở hình 29.1 và 29.2 SGK; định luật Sác-lơ; ống xi lanh. + Tranh, sơ đồ mô tả sự biến đổi trạng thái. - Phiếu học tập: Phiếu học tập số 1 Câu 1: Lực tương tác giữa các phân tử tồn tại ở những loại lực nào? Câu 2: Xem mô hình tương tác trang 151 và so sánh lực hút, lực đẩy trong các trường hợp các phân tử rất gần nhau, phân tử ở xa nhau và phân tử ở rất xa nhau? Chú ý: Mô hình trên chỉ cho phép hình dung gần đúng sự xuất hiện lực đẩy và lực hút phân tử; không cho thấy bản chát cũng như sự phụ thuộc của độ lớn của lực này vào khoảng cách giữa các phân tử. Câu 3: Tại sao hai thỏi chì có mặt đáy đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau (Hình 28.3)? Tại sao hai mặt không được mài nhẵn thì lại không hút nhau? Câu 4: Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm rồi cho vào khuôn nén mạnh? Nếu bẻ đôi viên thuốc rồi dùng tay ép sát hai mảnh lại thì hai mảnh không thể dính liền với nhau. Tại sao? Phiếu học tập số 2 Các thể Rắn Lỏng Khí Khoảng cách giữa các phân tử Lực tương tác giữa các phân tử Sự chuyển động của các phân tử Thể tích và hình dạng Phiếu học tập số 3 Câu 1: Nhốt một lượng khí vào một ống xi lanh, dùng tay bịt đầu kia lại. Muốn thay đổi áp suất của khối khí trong bơm ta phải làm thế nào? Khi áp suất thay đổi thì thể tích của nó thay đổi không, nếu có thì thay đổi như thế nào?
  39. Câu 2: Qua thí nghiệm trên ta thấy ở nhiệt độ nhất định khi thể tích của khối khí tăng thì áp suất giảm và ngược lại. Vậy sự tăng giảm này có tuân theo một quy luật nào không? Nếu có thì biểu thức toán học nào mô tả quy luật ấy? a. Từ thí nghiệm ống xi lanh hãy dự đoán mối liên hệ giữa áp suất và thể tích? b. Từ những phương án đưa ra hãy thảo luận lựa chọn những phương án có thể xảy ra? c. Để biết được phương án nào đúng ta sẽ tiến hành thí nghiệm kiểm tra. Để làm thí nghiệm kiểm chứng, hãy thảo luận nhóm tìm ra những dụng cụ cần thiết để tiến hành thí nghiệm? d. Dựa vào dụng cụ thí nghiệm gv cung cấp. Để đo thể tích và áp suất của khối khí ta phải làm thế nào? Câu 3: Tiến hành thí nghiệm. Điền số liệu vào bảng Thể tích V Áp suất p pV (10-6 m3) (105 Pa) (Nm) 20 10 40 30 a. Từ bảng kết quả thí nghiệm hãy tiến hành tính toán tích p.V và rút ra kết luận? b. Bằng các thí nghiệm tinh vi đã khẳng định kết quả trên với độ chính xác cao hơn. Biểu thức trên biểu thị định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Hãy phát biểu định luật thành lời? c. Vẽ đồ thị p-V theo tỉ xích thích hợp. Nhận xét dạng đồ thị? d. Vẽ đồ thị p-T và V-T cho quá trình đẳng nhiệt? Phiếu học tập số 4 Câu 1: Giải thích tại sao xăm xe đạp dễ bị nổ khi trời nắng? Câu 2: Qua thí nghiệm trên ta thấy ở thể tích nhất định khi nhiệt độ của khối khí thay đổi thì áp suất thay đổi. Cụ thể khi nhiệt độ tăng thì áp suất tăng. Vậy khi thể tích không đổi liệu p và V có mối liên hệ với nhau như thế nào, biểu thức nào diễn tả quy luật của sự biến đổi đó? a. Từ ví dụ xăm xe ở trên hãy cho biết sự thay đổi của áp suất khi nhiệt độ thay đổi và dựa vào thuyết động học phân tử để giải thích? b. Hãy dự đoán mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ? c. Để kiểm tra xem liệu hệ thức nào thể hiện đúng mối liên hệ ta sẽ tiến hành thí nghiệm. Hãy thảo luận nhóm, đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra những dự đoán vừa nêu. d. Dựa vào dụng cụ thí nghiệm gv cung cấp. Để đo nhiệt độ và áp suất của khối khí ta phải làm thế nào? Câu 3: Tiến hành thí nghiệm, yêu cầu hs ghi lại nhiệt độ và áp suất ban đầu của khí trong bình. -Cho dòng điện chạy qua bình để tăng nhiệt độ khí lên giá trị t 1, ngắt điện chờ ổn định nhiệt độ, ghi giá trị nhiệt độ T1 = t1 + 273 (K) và áp suất p1. -Và cứ thế ta lấy thêm 3 số liệu nữa. p T p Pa () (105Pa) (oK) T o K a. Từ kết quả thí nghiệm hãy tính toán và kiểm tra dự đoán. b. Bằng các thí nghiệm tinh vi đã khẳng định kết quả trên với độ chính xác cao hơn. Biểu thức trên biểu thị định luật Sac-lơ. Hãy phát biểu định luật thành lời? c. Vẽ đồ thị p-T theo tỉ xích thích hợp. Nhận xét dạng đồ thị?
  40. d. Vẽ đồ thị p-V và V-T cho quá trình đẳng tích? Phiếu học tập số 5 BT: Xét một lượng khí xác định ở trạng thái 1 có áp suất, thể tích và nhiệt độ lần lượt là p 1, V1, T1. Thực hiện một quá trình bất kì chuyển sang trạng thái 2 p2, V2, T2. Ta có thể chia quá trình này thành hai quá trình chuyển trạng thái: Đẳng nhiệt (1-2’) có áp suất p’ 2, sau đó thực hiện quá trình đẳng tích (2’-2). a. Biểu diễn quá trình chuyển trạng thái của chất khí trên đồ thị p-V? b. Viết biểu thức liên hệ giữa p1, V1; p’2, V2 khi lượng khí chuyển từ trạng thái (1) sang (2’). c. Viết biểu thức liên hệ giữa p’2, T1 và p2, T2 khi lượng khí chuyển từ trạng thái (2’) sang (2). d. Tìm mối liên hệ giữa p1, V1, T1 và p2, V2, T2? Phiếu học tập số 6 Câu 1: Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng, nếu áp suất p không thay đổi trong quá trình chuyển trạng thái, tức đây là một quá trình đẳng áp. Hãy tìm mối liên hệ giữa V – T và phát biểu định luật thành lời? Câu 2: Vẽ đồ thị V-T theo tỉ xích thích hợp. Nhận xét dạng đồ thị? Câu 3: Vẽ đồ thị p-V và p-T cho quá trình đẳng áp? Câu 4: Nhận xét về áp suất và thể tích khi T = 0 và T < 0? Đọc mục IV. trang 165 và trả lời câu hỏi như thế nào gọi là độ không tuyệt đối? Phiếu học tập số 7 Câu 1: Một lượng khí ở nhiệt độ 18 oC có thể tích 1 m3 và áp suất 1 atm. Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5 atm. Tính thể tích khí nén. Câu 2: Một chiếc lốp ô tô chứa không khí có áp suất 5 bar và nhiệt độ 25 oC. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 50 oC. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này. Câu 3: Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 27 oC và áp suất 40 atm. Nếu giảm nhiệt độ o xuống tới 12 C và để một nửa lượng khí thoát ra ngoài ( V 2 = 2V1) thì áp suất khí còn lại trong bình là bao nhiêu? 2. Học sinh - Ôn các kiến thức về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. - Xem trước bài 28, 29, 30, 31 và soạn trước các mục “Những điều đã học về cấu tạo chất”; “Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái” - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1:Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu vềchất khí và các định luật về chất khí. a. Mục tiêu: - Ôn những kiến thức đã học vềcấu tạo chất đã học ở THCS. - Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới. b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức cũ được hệ thống lại và sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 .Yêu cầu HS nhắc lại những điều đã học về cấu tạo chất?
  41. .Giáo viên đặt vấn đề: Vật chất thông thường tồn tại dưới những trạng thái nào? Những trạng thái đó có những đặc điểm gì để ta phân biệt? Giữa chúng có mối liên hệ hay biến đổi qua lại gì không ? Đó là những vấn đề mà ta nghiên cứu trong phần NHIỆT HỌC. Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về cấu tạo chất, thuyết động học phân tử; khái niệm khí lí tưởng; khái niệm trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. a. Mục tiêu: - Nắm được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí và sơ lược về chất lỏng và chất rắn. - Nêu được định nghĩa của khí lí tưởng. - Nhận biết được các khái niệm trạng thái và quá trình. - Vận dụng được các đặc điểm về khoảng cách giữa các phân tử, về chuyển động phân tử, tương tác phân tử, để giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, thể lỏng, thể rắn. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: A. Cấu tạo chất. 1. Những điều đã học về cấu tạo chất: (tự học có hướng dẫn) 2. Lực tương tác phân tử. - Giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực hút và lực đẩy. - Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương tác không đáng kể. 3. Các thể rắn, lỏng, khí. Vật chất được tồn tại dưới các thể khí, thể lỏng và thể rắn. Các thể Rắn Lỏng Khí Khoảng cách giữa gần nhau trung gian rắn và khí xa nhau các phân tử Lực tương tác giữa Rất mạnh Trung gian rắn và khí Rất yếu các phân tử Sự chuyển động của Dao động xung quanh các phân tử Dao động xung VTCB, nhưng VTCB Chuyển động hỗn loạn quanh VTCB không cố định mà di xác định chuyển Có thể tích xác định, Không có hình dạng và Thể tích và hình Có thể tích và không có hình dạng thể tích riêng. Chất khí dạng hình dạng riêng riêng mà có hình luôn chiếm toàn bộ thể xác định dạng của phần bình tích của bình chứa và chứa nó có thể nén được dễ dàng. B. Thuyết động học phân tử chất khí. 1. 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.
  42. - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng ; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao. - Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. 2. Khí lí tưởng. Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng. C. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái.(Tự học có hướng dẫn) d. Tổ chức thực hiện: Bước Nội dung các bước thực hiện Bước 1 .GV đặt vấn đề: Tại sao các vật vẫn giữ được hình dạng và kích thước dù các phân tử cấu tạo nên vật luôn chuyển động? Đó là nhờ vào lực tương tác giữa các phân tử. .GV chuyển giao nhiệm vụ tìm hiểu cấu tạo chất:Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 1. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: Câu 1: Giữ các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. Câu 2: + Trường hợp các phân tử rất gần nhau: Lực đẩy mạnh hơn lực hút + Trường hợp các phân tử ở xa nhau: Lực hút mạnh hơn lực đẩy. + Trường hợp các phân tử ở rất xa nhau: Lực tương tác giữa chúng coi như không đáng kể Câu 3: + Vì khi cho hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau đó khoảng cách giữa các phân tử ở 2 thỏi rất gần nhau làm cho lực hút giữa chúng là đáng kể - hai thỏi chì khi đó hút nhau. + Còn khi hai mặt không được mài nhẵn thì khoảng cách giữa các phân tử ở hai lõi chỗ tiếp xúc là lớn hơn nên lực hút khi đó không đủ lớn để chúng hút nhau được. Câu 4: Vì sau khi bẻ đôi viên thuốc. Các liên kết giữa hai mảnh đã bị phá vỡ. Khi ép sát hai mảnh, khoảng cách giữa các phân tử trong hai mảnh lớn hơn kích thước phân tử thuốc nên lực tương tác giữa các phân tử trong hai mảnh là không đáng kể. Do đó, hai mảnh không thể dính liền với nhau - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 .GV chính xác hóa nội dung và chuyển giao nhiệm vụ mới : Ta đã biết các chất tồn tại ở các thể thường gặp là : Thể khí, thể lỏng và thể rắn. Sự khác nhau giữa các thể này được giải thích như thế nào ? .GV cho HS xem mô hình của ba thể (Hình 28.4) và yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 2. Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: Phiếu học tập số 2
  43. Các thể Rắn Lỏng Khí Khoảng cách gần nhau trung gian rắn và xa nhau giữa các phân khí tử Lực tương Rất mạnh Trung gian rắn và Rất yếu tác giữa các khí phân tử Sự chuyển Dao động Dao động xung động của các xung quanh quanh VTCB, Chuyển động hỗn phân tử VTCB xác nhưng VTCB loạn định không cố định mà di chuyển Có thể tích xác Không có hình dạng Thể tích và Có thể tích định, không có và thể tích riêng. Chất hình dạng và hình hình dạng riêng khí luôn chiếm toàn dạng riêng mà có hình dạng bộ thể tích của bình xác định của phần bình chứa và có thể nén chứa nó được dễ dàng. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 7 .GV chính xác hóa nội dung và cho HS xem mô hình chuyển động Brown Vào mỗi buổi sáng khi ta nhìn qua cửa sổ có ánh nắng Mặt Trời chiếu vào, nếu chú ý ta sẽ thấy có những hạt bụi nhỏ li ti chuyển động hỗn loạn trong không khí, ta gọi đó là chuyển động Brao-nơ trong không khí. Vì sao lại có chuyển động Brao-nơ? Đó là vì các hạt bụi này đã va chạm với các phân tử khí, các hạt chuyển động hỗn loạn nên các phân tử khí cũng chuyển động hỗn loạn. Bằng nhiều thí nghiệm và phép đo đã chứng minh điều đó và dẫn đến những kết luận rõ hơn nữa. Và các nhà khoa học đã tóm tắt và phát biểu thành thuyết động học phân tử. .GV chuyển giao nhiệm vụ, yêu cầu HS đọc SGK mục II. trang 153 và trình bày lại nội dung thuyết động học phân tử và khái niệm khí lý tưởng? Bước 8 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 9 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: * 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 thì nhiệt độ của chất khí càng cao. - Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. * Khí lí tưởng. Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
  44. Bước 10 .GV lưu ý thêm cho HS: Tóm lại, có thể coi gần đúng phân tử của chất khí là những chất điểm, chuyển động hỗn loạn không ngừng, chỉ tương tác với nhau khi va chạm. Chất khí như vậy gọi là khí lí tưởng. Không khí và các chất khí ở điều kiện bình thường về nhiệt độ và áp suất cũng có thể coi gần đúng là khí lí tưởng. .Giáo viên tổng kết hoạt động 2, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 2.2: Tìm hiểu quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Tìm hiểu về quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ. a. Mục tiêu: - Nhận biết được các khái niệm trạng thái và quá trình. - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích. - Dự đoán được mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của một lượng khí nhất định khi nhiệt độ không đổi. Đề suất được phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán của mình. - Dự đoán được mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất của một lượng khí nhất định khi thể tích không đổi. Đề suất được phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán của mình. - Vận dụng phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt, mối quan hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích. - Xây dựng và phát biểu được định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sác-lơ. - Phát biểu và nêu được biểu thức của định luât Bôilơ – Mariôt, định luật Sác-lơ. - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt, đẳng tích trong hệ toạ độ p – V, p – T và V – T. - Biết vẽ đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích trên các hệ trục tọa độ khác nhau. - Giải thích được định luật bằng thuyết động học phân tử. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: D. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. 1. Định nghĩa: Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. 2. Thí nghiệm. Thay đổi thể tích của một lượng khí, đo áp suất ứng với mỗi thể tích ta có kết quả: Thể tích V Áp suất p pV (10-6 m3) (105 Pa) (Nm) 20 1,00 2 10 2,00 2 40 0,50 2 30 0,67 2 3. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. Trong quá trình đẳng nhiệt của một khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 1 p  hay pV = hằng số V Hoặc: p1V1 = p2V2 = 4. Đường đẳng nhiệt.
  45. - Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Dạng đường đẳng nhiệt : - Trong hệ toạ độ p, V đường đẳng nhiệt là đường hypebol. - Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau. Đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn. E. Quá trình đẳng tích. Định luật Sác – lơ. 1. Định nghĩa: là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. 2. Thí nghiệm. Đo nhiệt độ của một lượng khí nhất định ở các áp suất khác nhau khi thể tích không đổi ta được kết quả : p T p Pa () (105Pa) (oK) T o K 1,2 298 402,7 1,3 323 402,5 1,4 348 402,3 1,5 373 402,1 3. Định luật Sác-lơ. Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. p p p = hằng số hay 1 = 2 = T T1 T2 4. Đường đẳng tích. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất của một lượng khí theo nhiệt độ khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích. Dạng đường đẳng tích : - Trong hệ toạ độ OpT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua góc toạ độ. - Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một khối lượng khí ta có những đường đẳng tích khác nhau. Đường ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .Giáo viên yêu cầu hs báo cáo lại nội dụng tự học ở nhà: Thế nào là trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Bước 2 Báo cáo kết quả: - Đại diện 1 nhóm trình bày: + Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T.
  46. + Ở mỗi trạng thái chất khí có các giá trị p, V và T nhất định gọi là các thông số trạng thái. Giữa các thông số trạng thái của một lượng khí có những mối liên hệ xác định. + Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái. + Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi gọi là đẳng quá trình. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 3 .GV trong phần này ta sẽ khảo sát về quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích. .GV đưa dụng cụ và phiếu học tập số 3 và số 4 xen kẽ cho các nhóm. Hai nhóm khảo sát quá trình đẳng nhiệt và 2 nhóm khảo sát quá trình đẳng tích. .Giáo viên yêu cầu học sinh hoàn thành các phiếu học tập dưới sự hướng dẫn của GV. Bước 4 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 5 Báo cáo kết quả và thảo luận Phiếu học tập số 3 C1: Để thay đổi áp suất của khối khí ta kéo bơm lên hoặc ấn bơm xuống. Khi đó thể tích thay đổi theo, cụ thể khi áp suất tăng thì thể tích giảm và ngược lại. C2: a. Có thể đưa ra các phương án: -Khi áp suất tăng thì thể tích giảm và ngược lại nhưng không theo quy luật nào cả. + p + V = hằng số 1 + p ~ hay pV = hằng số V - Độ tăng áp suất và độ giảm thể tích tỉ lệ với nhau, hoặc ngược lại: p p~ V hay =hằng số V b. Thảo luận nhóm: -Pa 1: quá sơ lược, không tìm ra mối liên hệ chính xác giữa p và V nên loại. -Pa 2: p, V không cùng đơn vị nên không công được. -Pa 3, 4: Có thể xảy ra. c. Thảo luận và đưa ra những dụng cụ cần thiết: -Một bình chứa lượng khí m, trên bình kín có vạch đo thể tích. -Một áp kế gắn vào bình để đo áp suất trong bình. d. Ta dựa vào số ghi trên xi lanh để xác định thể tích và sô ghi trên áp kế để xác định thể tích. C3: Bảng số liệu Thể tích V Áp suất p pV (10-6 m3) (105 Pa) (Nm) 20 1,00 2 10 2,00 2 40 0,50 2 30 0,67 2 a. Kết luận: p1V1 p2V2 p3V3
  47. b. Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số. c. Đường đẳng nhiệt. - Trong hệ toạ độ p, V đường đẳng nhiệt là đường hypebol. Phiếu học tập số 4 C1: Vì khi trời nắng thì nhiệt độ của chất khí trong xăm xe tăng cao làm cho áp suất cũng tăng cao vì vậy xăm xe dễ nổ. C2: a. Áp suất tăng khi nhiệt độ tăng và ngược lại. Vì theo thuyết động học phân tử chất khí khi nhiệt độ tăng, các phân tử va chạm vào thành xăm mạnh hơn nên áp suất tăng và ngược lại. b. Có thể đưa ra các phương án sau: p -Nhiệt độ và áp suất tỉ lệ thuận với nhau: const T p -Độ tăng áp suất và độ tăng nhiệt độ tỉ lệ thuận với nhau: const T c. Có một bình chứa khí có gắn áp kế để đo áp suất và nhiệt kế để đo nhiêt độ. d. Tiến hành thí ngiệm bằng cách thay đổi nhiệt độ của khối khí và đo áp suất tương ứng. C3: a. Tiến hành tính toán, đưa ra kết luận: Nhiệt độ và áp suất tỉ lệ thuận p với nhau: const T b. Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. c. Đường đẳng tích. - Trong hệ toạ độ OpT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ. Bước 6 .GV chính xác hóa các nội dung định luật và đồ thị cho các nhóm riêng. .Sau khi hình thành kiến thức ở mỗi nhóm, GV sắp xếp xen kẽ các thành viên lại với nhau, phân chia thành 4 nhóm mới. - Các thành viên sẽ trao đổi những nội dung đã hình thành lúc nãy. - Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 2 nhóm trình bày: - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện.
  48. Bước 7 .GV chính xác hóa các nội dung định luật, giới thiệu chân dung các nhà bác học. .Giáo viên tổng kết hoạt động 3, 4, đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh. + Ưu điểm: + Nhược điểm cần khắc phục: Hoạt động 2.3: Xây dựng phương trình trạng thái khí lí tưởng. Tìm hiểu quá trình đẳng áp và độ không tuyệt đối a. Mục tiêu: - Nắm được phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Từ các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Saclơ xây dựng được phương trình Clapêrôn và mối quan hệ giữa V và T trong quá trình đẳng áp. - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp - Viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp - Nhận biết được dạng của đường đẳng áp trong hệ toạ độ p – V, p – T và V – T. - Hiểu ý nghĩa vật lí của “độ không tuyệt đối”. - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình. - Biết vẽ đồ thị biểu diễn quá trình đẳng áp trên các hệ trục tọa độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: F. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. 1. Khí thực và khí lí tưởng. - Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ. p Giá trị của tích pV và thương thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. T - Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. - Sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở nhiệt độ và áp suất thông thường 2. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (1) sang (1’): p1V1 p V2 p p (1’) sang (2): 2 T1 T2 p V p V pV 1 1 2 2 hay = hằng số T1 T2 T Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí. Phương trình trên gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Clapâyrôn. G. Quá trình đẳng áp. 1. Quá trình đẵng áp. Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp. p V p V Từ phương trình 1 1 2 2 T1 T2 V1 V2 V p1 = p2 thì => = hằng số. T1 T2 T
  49. Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. 3. Đường đẳng áp. Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. Dạng đường đẳng áp : 4. Độ không tuyệt đối. Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 oK và 0oK gọi là độ không tuyệt đối. Nhiệt độ thấp nhất mà con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 K. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV đặt vấn đề: Ở cácphần trước ta đã khảo sát mối liên hệ giữa p và T khi V không đổi, p và V khi T không đổi, thể hiện qua 2 định luật đã học. Nếu ta cho một lượng khí chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác mà cả 3 đại lượng đều có thể biến đổi thì liệu 3 đại lượng này có mối liên hệ gì với nhau? Trong bài này ta sẽ tổng hợp kết quả của hai bài trước để tìm ra công thức thể hiện sự phụ thuộc lẫn nhau giữa 3 đại lượng ấy. .GV chuyển giao nhiệm vụ: yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 5. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày: a. Đồ thị: p p 1 b. Trong quá trình (1-2’), ta có định luật Boyle 1 2 ' p2 - Mariotte: p1V1 p2V2 (1) c. Trong quá trình (2’-2), ta có định luật p’ 2’ ' p2 T1 ' T1 Charles: hay p2 p2 (2) p T T O 2 2 2 V V V pV p V 1 2 d. Từ (1), (2): 1 1 2 2 T1 T2 - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 .GV chốt lại PTTT: Việc chọn trạng thái 1, 2 là bất kì và vậy ta có thể viết lại phương trình trên: pV hằng số (3) T Đây là phương trình trạng thái của khí lý tưởng hay phương trình Cla-pê- rôn. Chú ý: Hằng số ở (3) phụ thuộc vào khối lượng khí và bản chất của khí mà ta xét. .GV chuyển giao nhiệm vụ: Hoàn thành phiếu học tập số 6. Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận
  50. - Đại diện 1 nhóm trình bày: V const C1: Khi p không đổi: hằng số T p Thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí. C2 + C3: Đường đẳng áp. C4. Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 oK và 0oK gọi là độ không tuyệt đối. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 7 .Giáo viên tổng kết hoạt động 5. Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình. - Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng thực tế và giải các bài toán liên quan. - Vận dụng được định luật Bôilơ – Mariôt, định luật Sac-lơ để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự. - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để giải được các bài tập ra trong bài và bài tập. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 .GV hướng dẫn HS vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình: .Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập số 7. Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV.