Sáng kiến kinh nghiệm Lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức chương “Chất khí” Vật lí lớp 10 THPT

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
 TRƯỜNG THPT QUANG HÀ
 =====***=====
 BÁO CÁO KẾT QUẢ 
 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
Tên sáng kiến: Lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt 
 động giải bài tập nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức 
 chương “Chất khí” Vật lí lớp 10 THPT
 Tác giả sáng kiến: HOÀNG VĂN CHIẾN
 Mã sáng kiến: 
 Vĩnh phúc, năm 2019
 1 Kí hiệu dùng trong sáng kiến
 (.) Mối quan hệ
 (1) Từ (1) suy ra (giá trị hàm số)
 (1)
 Từ (1) rút ra (giá trị biến số)
 (1) (2) Thế (1) thế vào (2)
 a Ẩn số trung gian
 x Ẩn số phải tìm
 3 5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”, MÔN VẬT LÍ 10 
THPT
 + Hệ thống bài tập sử dụng trong giảng dạy chương “Chất khí”
 + Phương pháp và hướng dẫn hoạt động giải bài tập trong giảng dạy chương 
“Chất khí”
6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: 2/2016
7. Mô tả bản chất của sáng kiến:
- Về nội dung của sáng kiến:
 Chương I. Nội dung kiến thức chương “Chất khí” – Vật lí 10 THPT
7.1. Nội dung kiến thức, kĩ năng học sinh cần đạt sau khi học chương “Chất 
khí” vật lí lớp 10 THPT 
7.1.1. Nội dung kiến thức 
7.1.1.1. Thuyết động học phân tử chất khí
 a.Tính chất của chất khí
 Các chất khí có những tính chất đặc biệt:
 - Tính bành trướng: chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa
 - Tính dễ nén: Khi áp suất của lượng khí tăng thì thể tích của khí giảm 
đáng kể
 - Có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng.
 b. Thuyết động học phân tử chất khí 
 - Chất khí bao gồm các phân tử. Kích thước mỗi phân tử là nhỏ,có thể coi 
mỗi phân tử như một chất điểm.
 - Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.Nhiệt độ càng cao thì 
vận tốc chuyển động hỗn loạn càng lớn. Chuyển động hỗn loạn của phân tử gọi 
là chuyển động nhiệt. Do phân tử chuyển động hỗn loạn,tại mỗi thời 
điểm,hướng của vận tốc phân tử phân bố đều theo mọi phương trong không 
gian.
 - Khi chuyển động, mỗi phân tử va chạm với phân tử khác và với thành 
bình. Giữa hai va chạm,phân tử gần như tự do và chuyển động thẳng đều. Phân 
tử va chạm với thành bình tạo nên áp suất của chất khí.
 - Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm chuyển động 
hỗn loạn không ngừng,chỉ tương tác với nhau khi va chạm được gọi là khí lí 
tưởng.
 5 b.Định luật Saclơ- Nhiệt độ tuyệt đối 
 * Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khí trong đó thể tích 
khí được giữ không đổi.
 * Nội dung định luật: 
 Với một khối lượng khí xác định ở thể tích không đổi, áp suất tỉ lệ thuận 
với nhiệt độ tuyệt đối của chất khí.
 p = const p p
 T 1 = 2
 T 1 T 2
 T là nhiệt độ tuyệt đối, là nhiệt độ trong nhiệt giai tuyệt đối hay nhiệt giai 
Kenvin, có đơn vị là K.
 * Đồ thị ( đường đẳng tích ): 
 p V1 V p
 V1
 V2 > V1
 V2
-273 0 t 0 T 0 V1 V2 V
 * Điều kiện áp dụng:
 - Khí lí tưởng
 - Khối lượng khí không đổi
 - Thể tích khí không đổi
 * Nhiệt độ tuyệt đối:
 Nhiệt độ -273oC là nhiệt độ thấp nhất chỉ có thể tiến đến nhưng không đạt 
được. Đó là độ không tuyệt đối. 
 Không độ tuyệt đối ( 0K) ứng với nhiệt độ -273oC.
 T = t + 273
 T, t là số đo nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin, Xen- xi-út.
 Nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin được gọi là nhiệt độ tuyệt đối.
 * Khoảng cách nhiệt độ 1K bằng khoảng cách 1oC.
 ΔT = Δt
 * Trong nhiệt giai Ken vin, công thức của định luật Saclơ trở thành:
 7 * Nội dung:Với một khối khí nhất định, tích của áp suất nhân với thể tích 
chia cho nhiệt độ tuyệt đối là một hằng số :
 p
 p1V 1 2V 2 pV
 = Hoặc = const 
 T 1 T 2 T
 * Điều kiện áp dụng:
 - Khí lí tưởng 
 - Khối lượng khí không đổi
7.2. Những kĩ năng cần rèn luyện cho học sinh
 - Vận dụng được thuyết động học phân tử để đặc điểm về hình dạng, thể 
tích của các chất ở thể khí, thể lỏng, thể rắn.
 - Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong các hệ tọa độ 
(P,V), (P,T), (V,T).
 - Vận dụng được ba định luật chất khí để giải bài tập
 - Vận dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng và phương trình 
Cla- pê- rôn-Men-đê-lê-ép để giải các bài tập về chất khí.
 - Đưa ra được phương án thí nghiệm để khảo sát từng quá trình biến đổi 
trạng thái của chất khí.
 - Rèn luyện được các kĩ năng thực nghiệm: quan sát, so sánh, phân tích, 
tổng hợp,
 - Có thái độ khách quan khi theo dõi thí nghiệm
 - Rèn luyện kĩ năng đổi đơn vị các đại lượng trong đề bài cho phù hợp, 
kĩ năng vận dụng các kiến thức toán học để vẽ đồ thị, tính toán,
 - Vận dụng được các quá trình biến đổi trạng thái để giải thích các hiện 
tượng trong thực tế. 
7. 3. Những khó khăn và sai lầm mà học sinh hay mắc phải khi học chương " 
Chất khí "
 - Học sinh không biết trong mỗi bài toán thông số nào không đổi.
 - Học sinh không biết khối lượng khí ta xét là lượng khí nào. Đây là khó 
khăn lớn nhất đối với học sinh.
 - Học sinh hay quên định luật Bôilơ Mariôt, định luật Saclơ chỉ được áp 
dụng khi khối lượng khí là không đổi, không có biến đổi hóa học.
 - Học sinh quên không đổi các đại lượng về đơn vị chuẩn (nhưng cũng có 
những trường hợp không cần đổi ra đơn vị chuẩn mà dùng luôn đơn vị đó để giải 
quyết bài tập).
 9 Xét khối khí cacbonic xác định có trong chai.
 * Giai đoạn 2: Phân tích hiện tượng
 - Khi để vào chỗ ấm, nhiệt độ của khí cacbonic trong chai tăng.
 - Lượng khí trong chai có khối lượng và thể tích không đổi.
 * Giai đoạn 3: Xây dựng lập luận
 - Theo định luật Saclơ: Với một khối lượng khí xác định ở thể tích 
 không đổi, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của chất khí : p = const.
 T
 - Lượng khí trong chai có khối lượng và thể tích không đổi, áp dụng 
 định luật Saclơ : Khi nhiệt độ khí tăng thì áp suất khí tăng.
 - Áp suất khí tăng dẫn đến áp lực khí lên nút chai tăng.
 - Khi áp lực khí lớn hơn lực ma sát giữa nút chai và miệng chai thì nút 
 chai sẽ bật ra.
 Ta có thể diễn tả bằng sơ đồ luận giải sau: 
 Định luật Saclơ: Với 
 một khối lượng khí 
 Áp lực khí lớn hơn lực 
 xác định ở thể tích ma sát giữa nút chai 
không đổi, áp suất tỉ lệ và miệng chai
 thuận với nhiệt độ => Nút chai bật ra.
tuyệt đối của chất khí : 
 p
 = const. Áp suất khí Áp lực khí 
 T
 Lượng khí trong chai tăng lên nút chai 
 có khối lượng và thể tăng Áp lực khí nhỏ hơn 
 tích không đổi. lực ma sát giữa nút 
 chai và miệng chai
 Nhiệt độ khí tăng => Nút chai không bật 
 Đó là nguyên nhân tại sao những chai đựng đầy nước giải khát có hòara. tan khí 
 cacbonic nếu để vào chỗ ấm đôi khi ta thấy nút chai bật ra.
 c.Khó khăn đối với học sinh
 - Học sinh lúng túng khi gặp hỗn hợp chất khí và chất lỏng.
 - Học sinh không biết áp dụng định luật nào để giải thích hiện tượng.
 - Học sinh không biết khi nào nút chai bật ra.
 d.Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn 
 - Xét lượng khí có trong chai. Tuy chất khí lẫn với chất lỏng nhưng khối 
 lượng và thể tích khí có thay đổi không?
 - Khi đặt chai vào chỗ ấm, nhiệt độ khí tăng hay giảm?
 11 Xét khối khí không đổi sau khi bơm n lần có áp suất p = 5.105 N/m2 và thể tích 
 V = 6l.
 5 2
Lượng khí mỗi lần bơm vào săm có áp suất po = 10 N/m và thể tích là:
 .d 2
 V1 = .h (1)
 4
Lượng khí có trong săm sau n lần bơm kể cả khí ban đầu có trong săm ở áp suất 
po và thể tích là:
 Vo = V + nV1 (2)
Sau đó lượng khí trong săm sau n lần bơm này có áp suất p và thể tích V.
Vì nhiệt độ của khí trong quá trình bơm không đổi nên áp dụng định luật Bôilơ- 
Mariôt:
 poVo = pV (3)
 Thời gian cần bơm: t = n.t1 (4)
 Căn cứ vào điều kiện bài toán ta thiết lập được 4 mối quan hệ cơ bản.
 * Giai đoạn 3: Luận giải và giải bài tập
 Ta có thể biểu đạt tiến trình luận giải theo sơ đồ sau: 
 (1) (2) Vo (3) n (4) t
 Từ (1) thế vào (2) ta suy ra được Vo(với Vo là thể tích của khí sau n lần 
bơm ở áp suất khí quyển).
 Thế Vo vào (3) từ đó rút ra được n. 
 Thế n vào (4) ta suy ra được t ( thời gian cần bơm).
 4.V ( p po ) 4.V ( p po )
 Ta được: n = 2 và t = 2 .t1
 po.d .h po.d .h
 Thay số ta được: t = 46s.
 * Giai đoạn 4: Kết quả và biện luận
 t > 0 là phù hợp.
 Vậy thời gian cần bơm khí là: t = 46s.
 c.Khó khăn đối với học sinh
 - Học sinh không biết rõ phải xét khối khí không đổi ở áp suất po sau n lần 
bơm.
 - Học sinh không nhận ra khối khí sau n lần bơm có cả phần khí có áp 
suất po và thể tích ban đầu V có sẵn trong săm.
 d.Hướng dẫn học sinh vượt qua khó khăn
 13 song với trục hoành 0T => p1 = p2 (5)
 - Quá trình (2-3) là quá trình đẳng tích vì đồ thị (2-3) là đoạn thẳng đi 
qua gốc tọa độ trong hệ (p-T) => V2 = V3 (2)
 - Quá trình (4-1) là quá trình đẳng tích vì đồ thị (4-1) là đoạn thẳng đi 
qua gốc tọa độ trong hệ (p-T) => V4 = V1 (3)
 - Quá trình (3-4) là quá trình đẳng áp vì đồ thị (3-4) là đoạn thẳng song 
song với trục hoành 0T => p3 = p4 (4)
 * Giai đoạn 2
 Từ đồ thị và đề bài ta có:
 p1 = 1atm; T1 = 300K
 T2 = 600K; T3 = 1200K, V1 = 2l
 p2 = ? p3 = ? p4 = ? V2 = ? V3 = ? V4 = ? T4 = ?
 * Giai đoạn 3
 Vì các thông số trạng thái của khí có thể thay đổi, nhưng khối lượng khí 
không đổi nên ta áp dụng phương trình trạng thái cho chất khí:
 pV p .V p .T p .V p .V
 = const hay 1 1 = 2 2 = 3 3 = 4 4 (1)
 T T1 T2 T3 T4
 (1) T4
 V1 (3) V4
 (5) (1) V2 (2) V3 (1) p3 (4) p4
 p1V1T3
Kết quả : p2 = p1 = 1atm, p3 = = 2atm, p4 = p3 = 2atm
 V3T1
 p1V1T2 p4V4T1
 V2 = = 4l, V3 = V2 = 4l, V4 = V1 = 2l, T4 = = 600K
 p2T1 p1V1
 3.Khó khăn đối với học sinh 
 - Học sinh không biết khai thác đồ thị: Dựa vào đồ thị để tìm ra các 
đường đẳng.
 - Học sinh không biết cách xác định các thông số trạng thái chưa biết của 
khối khí.
 4.Câu hỏi hướng dẫn học sinh
 - Dựa vào đồ thị các đường đẳng trong các hệ tọa độ (p-T), (p-V), (V-T) 
hãy xác định các đường đẳng trong đồ thị đã cho.
 15