Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn giải một số dạng toán nhiệt học môn Vật lí 8

 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
 MỤC LỤC
I/ PHẦN MỞ ĐẦU 
1/Lí do chọn đề tài Trang 2
 2/Mucđích nghiên cứu Trang 3
 3/Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trang 3
 4/Nhiệm vụ nghiên cứu Trang 3
 5/Phương pháp nghiên cứu Trang 3,4
 6/Nội dung đề tài nghiên cứu Trang 4
II/ NỘI DUNG ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊNCỨU 
1/ Cơ sở pháp lí Trang 4
2/Cơ sở lí luận Trang 4,5
3/ Cơ sở thực tiễn Trang 5
CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 
 1/ Khái quát phạm vi nghiên cứu Trang 6
 2/ Thực trạng của đề tài Trang 6
 3/ Nguyên nhân của thực trạng Trang 6
CHƯƠNG III: BIỆN PHÁP,GIẢI PHÁP CHỦ YẾU ĐỂ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
 1/ Cơ sở đề xuất các giải pháp Trang 6,7
 2/Các giải pháp chủ yếu Trang 7
 3/ Tổ chức triển khai thực hiện Trang 7 -14
CHƯƠNGIV: 
KẾTQUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Trang14
III/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
 1/ Kết luận Trang 15
 2/ Kiến nghị Trang 15
IV/ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 16
GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 1 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
 * Giúp học sinh biết cách tự phân tích một bài toán , nắm được phương pháp giải 
 từng dạng bài. Qua đó giúp cac em phát huy bản thân , phát triển năng lực tư duy 
 nhằm sau này trở thành những người có ích cho xã hội 
 * Góp phần hệ thống hóa các kiến thức đã học, đào sâu kiến thức , bồi dưỡng 
 lòng yêu thích bộ môn, hứng thú trong học tập 
 * Góp phần bồi dưỡng học sinh giỏi, tạo mũi nhọn cho nhà trường
 *Làm tư liệu cho các giáo viên vật lý trong tổ cùng nghiên cứu ,góp ý, bổ sung 
 nhằm hoàn thành tốt công tác giảng dạy, mang lại hiệu quả cao nhằm đáp ứng 
 theo tinh thần năm học: Dạy học theo chuẩn KTKN và KTĐG
 3/Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
 * Đối tượng nghiên cứu: 
 Học sinh lớp 8 bậc THCS và các đội học sinh giỏi môn Vật Lý lớp 8,9 trường 
 THCS Trần Hào 
 * Phạm vi nghiên cứu 
 -Kiến thức cơ bản và một số dạng bài tập thường gặp trong chương trình vật lý 
 lớp 8 phần nhiệt học như: Dạng toán trao đổi nhiệt, toán về động cơ nhiệt
 - Qua nhiều năm giảng dạy bộ môn vật lý lớp 8, từ thực tế là học sinh chỉ nắm lí 
 thuyết trong từng tiết dạy mà chưa chú trọng đến việc giải bài tập
 * Qua các tiết bài tập, ôn tập, cách trình bày bài làm của học sinh trong các bài 
 kiểm tra để qua đó thấy các lỗi học sinh thường gặp, kiến thức còn hỏng
 *Qua quá trình dạy bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường và các tài liệu nâng cao, 
 tham khảo
 4/ Nhiệm vụ nghiên cứu: 
 Nghiên cứu về phương pháp chung để giải một số bài toán nhiệt học thường gặp 
 trong bộ môn vật lý lớp 8 như:
 *Dạng toán trao đổi nhiệt( Trao đổi nhiệt hoàn toàn và không hoàn toàn ) 
 *Toán về động cơ nhiệt
 5/ Phương pháp nghiên cứu: 
 - Phân công giáo viên có tay nghề giỏi ở bộ môn thực hiện việc bồi dưỡng các 
 đội học sinh giỏi 8, 9.
 - Tham khảo các đề kiểm tra học kỳ, đề kiểm tra định kỳ,đề kiểm tra học sinh 
 giỏi của các huyện bạn trong tỉnh, các tỉnh khác như SGD&ĐT Khánh Hòa, 
 SGD&ĐT Nghệ An, SGD&ĐT Hà Nội..
 - Tiến hành thực hiện cùng với các giáo viên trong công tác dạy bồi dưỡng các 
 đội học sinh giỏi môn vật lý cấp huyện.
 - Theo dõi kết quả đạt được của các đội học sinh giỏi từ năm học 2010-2011, 
 2011 – 2012, 2012-2013 (đạt học sinh giỏi cấp Huyện, học sinh giỏi cấp Tỉnh), 
 rút ra bài học kinh nghiệm cho dợt bồi dưỡng các năm học sau.
GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 3 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
 + Là cơ sở thực tế để kiểm tra việc dạy của giáo viên theo “Chuẩn KTKN 
 & KTĐG” là tiêu chuẩn đánh giá từng giáo viên ,đánh giá các tổ chuyên 
 môn trong việc hoàn thành nhiệm vụ mỗi năm học.
 + Là kết quả, là tiêu chí để xét các danh hiệu thi đua cá nhân vào cuối năm 
 học, trên cơ sở đạt được số lượng học sinh giỏi các cấp ở mỗi bộ môn, mỗi 
 tổ chuyên môn.
- Nhiệm vụ của SKKN:
 + Là một trong các công tác trọng tâm của nhà trường trong năm học 2013 – 
 2014 là “Thực hiện chuẩn KTKN & KTĐG” trong công tác giảng dạy 
 và biên soạn đề kiểm tra, đề thi HK.
 + Là nhiệm vụ trọng tâm của các bộ môn và của các tổ chuyên môn.
 + Là cơ sở để đánh giá, xếp loại tay nghề của giáo viên.
 + Là cơ sở thực tế để đánh giá sự tự học, tự nâng cao tay nghề của giáo viên.
 3.Cơ sở thực tiễn: (Sự cần thiết của đề tài đang nghiên cứu)
 + Trong năm học công tác trọng tâm là “ Thực hiện chuẩn KTKN và 
 KTĐG” và thực hiện giảm tải chương trình nên vấn đề dạy cho học sinh 
 các kiến thức chuẩn, các kĩ năng vận dụng để giải bài tập theo yêu cầu của 
 bộ là rất cần thiết,đồng thời làm cơ sở cho các học sinh giỏi tiếp cận các 
 bài tập có yêu cầu cao hơn nhằm phát huy năng lực tư duy,phát triển trí tuệ
 +Một phần làm cơ sở cho các giáo viên vật lý ở các khối lớp khác, xây 
 dựng phương pháp chung để giải các bài tập cơ bản, nhằm giúp cho học 
 sinh nhớ lâu, giải bài tập một cách khoa học chứ không rập khuôn ,máy 
 móc 
 Chương 2: Thực trạng của đề tài nghiên cứu.
 - Dạy học theo chuẩn KTKN & KTĐG và giảm tải chương trình là nhiệm vụ 
 trọng tâm của công tác chuyên môn của các cấp học trong năm 2013 – 2014.
 - Nhằm hệ thống hóa kiến thức vật lý phần nhiệt học mà học sinh THCS đã 
 được học 
 - Làm rõ hơn cho giáo viên dạy vật lý biết được đâu là kiến thức về thông 
 hiểu, kiến thức về nhận biết, kiến thức về vận dụng ở các mức độ thấp và 
 vận dụng ở các mức độ cao. 
 1. Khái quát phạm vi: (địa bàn nghiên cứu)
 - Là các đối tượng học sinh khối 8 hiện đang học bộ môn vật lý đang học trong 
 trường THCS Trần Hào 
 GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 5 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
 - Nâng cao chất lượng đại trà là nhiệm vụ trọng tâm của nhà trường và của giáo 
 viên giảng dạy
 - Tạo được cho học sinh có hứng thú trong học tập bộ môn vật lý nhằm giúp 
 các em lĩnh hội kiến thức thật tốt để làm tiền đề cho những năm sau này
2. Các biện pháp chủ yếu:
 - Hệ thống hóa kiến thức phần nhiệt học trong cấp THCS, đưa các kiến thức nâng 
 cao của cấp THPT vào việc dạy bồi dưỡng các đội HSG cấp Huyện, Tỉnh. 
 - Đưa ra phương pháp chung để giải các dạng bài tập: Trao đổi nhiệt và bài tập 
 về động cơ nhiệt với mức độ từ dễ đến khó nhằm nâng cao chất lượng đại 
 trà,chất lượng học sinh giỏi các cấp .
 - Hướng dẫn cho học sinh phương pháp tổng quát để giải từng dạng bài tập này. 
 - Cho bài tập nâng cao cho học sinh tự luyện tập, giáo viên kiểm tra thường 
 xuyên và giải đáp các vướng mắc cho học sinh từ đó rút ra nguyên nhân .
 - Yêu cầu học sinh tự phân tích yêu cầu của đề bài, tự đưa ra hướng giải quyết 
3. Tổ chức, triển khai thực hiện:
 - Ngay từ đầu năm học, qua cuộc họp liên tịch lãnh đạo nhà trường, phó hiệu 
 trưởng phụ trách công tác chuyên môn phải quán triệt cho các tổ trưởng 
 chuyên môn xem đây là nhiệm vụ trọng tâm của năm học, phân công cho các 
 tổ trưởng chuyên môn triển khai trong tổ qua các cuộc họp đầu năm, và phân 
 công trách nhiệm bồi dưỡng cho các giáo viên có nhiều kinh nghiệm trong tổ 
 thực hiện, tổ chức sinh hoạt chuyên đề từng học kỳ cho giáo viên.
 -Triển khai thực hiện đề tài gồm một số nội dung cơ bản sau:
 a/ Việc trang bị kiến thức mới :
 * Đối với học sinh đại trà
 - Trong từng tiết dạy giúp học sinh nắm thật vững chắc các kiến thức chuẩn, cơ 
 bản, hiểu kĩ các khái niệm, công thức, đơn vị các đại lượng vật lý
 - Hiểu được các chất cấu tạo như thế nào? Các hình thức truyền nhiệt chủ yếu 
 của chất rắn , lỏng, khí.Công thức tính nhiệt lượng của một vật thu vào hay toả ra 
 , biết cách xác định vật nào toả nhiệt, vật nào thu nhiệt?Hiểu và biết vận dụng 
 phương trình cân bằng nhiệt
 *Đối với học sinh giỏi:
 Ngoài các kiến thức chuẩn , giáo viên còn phải trang bị thêm cho các em một số 
 kiến thức sau:
 +Công thức tính nhiệt lượng thu vào (tỏa ra)khi một vật nóng chảy( đông đặc) 
 Q= m. 
GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 7 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
 0
Bước 2:Vật thu nhiệt: Nước (m2=?kg,C2=4200J/kgK,t2=20 C), nhiệt độ cân bằng 
250C
Bước 3: Nhiệt lượng nhôm toả Q1 = m1c1( t1- t)= 0,15.880.(100- 25)=9900(J)
 Nhiệt lượng nước thu: Q2 = m2c2( t- t2)= m2.4200(25-20)=21000m2
Bước 4:Q1 =Q2 m2 =0,47(kg)
VÍ DỤ 2:
Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 
500g nước ở nhiệt độ 130C một miếng kim loại có khối lượng 400g được nung nóng 
tới 1000C. Nhiệt độ khi có cân bằng là 200C, bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt 
lượng kế và không khí . Tính nhiệt dung riêng của kim loại, biết nhiệt dung riêng 
của nước là 4200J/kgK
 0
Bước 1: Vật toả nhiệt: Kim loại (m1=0,4kg,C1= ?,t1=100 C)
 0
Bước 2:Vật thu nhiệt: Nước (m2=0,5kg,C2=4200J/kgK,t2=13 C), nhiệt độ cân bằng 
200C
Bước 3: Nhiệt lượng kim loại toả Q1 = m1c1( t1- t)= 0,4.C1.(100- 20)= 32 C1
 Nhiệt lượng nước thu: Q2 = m2c2( t- t2)= 0,5.4200(20-13)=14700(J)
Bước 4:Q1 =Q2 C1 460J/kgK
 *DẠNG TOÁN HAI HAY NHIỀU VẬT TRAO ĐỔI NHIỆT( Dành cho học 
sinh giỏi )
 PHƯƠNG PHÁP CHUNG:
Bước 1: Xác định trong hệ những vật nào toả nhiệt, khi toả nhiệt các vật xảy ra 
những quá trình nào?Xác định các thông tin (m,c,t,L,  ) của các vật
Bước 2: Xác định trong hệ những vật nào thu nhiệt, khi thu nhiệt các vật xảy ra 
những quá trình nào?Xác định các thông tin (m,c,t,L,  ) của các vật
Bước 3: Tính nhiệt lượng toả ra tương ứng với từng quá trình của các vật
Bước 4: Tính nhiệt lượng thu vào tương ứng với từng quá trình của các vật
Bước 5: Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Qtoả = Qthu
 *Lưu ý cho học sinh:
+ Đối với bài toán trao đổi nhiệt hoàn toàn thì Qtoả = Qthu
+ Đối với bài toán trao đổi nhiệt không hoàn toàn thì Qtoả = Qthu +Qhp
+ Với n vật trao đổi nhiệt mà không xác định vật nào toả, thu nhiệt thì phương trình 
cân bằng nhiệt viết dưới dạng 
Q1+ Q2+ Q3+ .+ Qn = 0
m1C1( t- t1) + m2C2( t- t2) + m3C3( t- t3) + + mnCn( t- tn) = 0
VÍ DỤ 1:
Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m1= 100g chứa m2=400g nước ở nhiệt 
 0
độ t1= 10 C. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một thỏi hợp kim nhôm và thiếc có 
 0
khối lượng m= 200g được nung nóng đến nhiệt độ t2= 120 C . Nhiệt độ cân bằng 
GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 9 HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN NHIỆT HỌC MÔN VẬT LÍ 8
Gọi t là nhiệt độ của hệ khi cân bằng ta có: 
m1.c1( t-t1) +m2.c2( t-t2) +m3.c3( t-t3) +m4.c4( t-t4) = 0
0,2.380(t-30)+0,3.460(t-60) +0,4.880(t-120) +0,8.4200(t- 50) =0
76t -2280 +138t -8280 +352t -42240 +3360t -168000 = 0
3926t = 220800 t = 52,240C
VÍ DỤ 4:
Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m1= 200g chứa m2=400g nước ở nhiệt 
 0
độ t1= 20 C
 0
a/Đổ thêm vào bình một khối lượng nước m ở nhiệt độ t2= 5 C .Khi cân bằng nhiệt 
thì nhiệt độ nước trong bình là t= 100C . Tìm m
b/Sau đó người ta thả vào bình một khối nước đả có khối lượng m3 ở nhiệt độ t3= 
 0
-5 C . Khi cân bằng nhiệt thì trong bình còn lại 100g nước đá. Tìm m3. Biết nhiệt 
dung riêng của nhôm, nước , nước đá là c1= 880J/kg.K,c2= 4200J/kg.K, c3= 
2100J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đả là 340000J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt 
với môi trường
 Hướng dẫn phân tích 
 0
a/*Vật toả nhiệt: NLK (m1= 0,2kg,c1=880J/kg.K, t1=20 C)
 0
 Nước (m2= 0,4kg,c1=4200J/kg.K, t1=20 C)
 0
* Vật thu nhiệt: nước : (m= ?kg,c1=4200J/kg.K, t2=5 C)
* Nhiệt lượng toả ra :Q1= (m1.c1+m2.c2)(t1-t)=(0,2.880+0,4.4200)(20-10)=18560(J)
 * Nhiệt lượng thu vaò :Q2= m.c2(t-t2)= 4200m. 5=21000m
*Q1= Q2 21000m= 18560 m= 0,88(kg)
b/Trong bình còn nước và nước đá nên nhiệt độ t/ =00C
*Vật toả nhiệt : NLK hạ nhiệt độ từ 100C 00C
 0 0
 Nước (m2+m) hạ nhiệt độ từ 10 C 0 C
*Vật thu nhiệt : Nước đá thu nhiệt để tăng từ -50C 00C
 Nước đá thu nhiệt để làm (m3-0,1)kg nóng chảy
 /
*Nhiệt lượng toả ra :Q1=[ m1.c1+(m+m2).c2](t-t )=(176 +1,28.4200)10= 55520(J)
 /
* Nhiệt lượng thu vaò :Q2= m3.c3(t -t3)+(m3-0,1).  =350500m3-34000
 85920
* Q1= Q2 m3= = 0,25(kg)
 350500
VÍ DỤ5:
 0 0
Một lò sưởi giữ cho phòng ở nhiệt độ t1= 18 C khi nhiệt độ ngoài trời là t2=-20 C . 
 0
Nếu nhiệt độ ngoài trời giảm xuống t3=-22 C thì phải dùng thêm lò sưởi phụ có 
công suất P1= 1 Kw thì mới giữ nhiệt độ trong phòng là t1 không đổi . Tìm công 
suất nhiệt của lò sưởi ?
 Hướng dẫn phân tích :
Nhiệt lượng hao phí ra môi trường tỉ lệ với thời gian và độ chênh lệch nhiệt độ .Do 
đó công suất nhiệt hao phí chỉ phụ thuộc vaò độ chênh lệch nhiệt độ 
GV: TRƯƠNG THỊ NGỌC PHẤN TRƯỜNG THCS TRẦN HÀO Trang 11