Sáng kiến kinh nghiệm Rèn luyện kỹ năng phân tích tổng hợp cho học sinh lớp 10 THPT qua hệ thống bài tập chương các định luật chất khí

 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
RRÈÈNN LLUUYYỆỆNN KKỸỸ NNĂĂNNGG PPHHÂÂNN 
TTÍÍCCHH TTỔỔNNGG HHỢỢPP CCHHOO HHỌỌCC 
 SSIINNHH LLỚỚPP 1100 TTHHPPTT QQUUAA HHỆỆ 
 TTHHỐỐNNGG BBÀÀII TTẬẬPP CCHHƯƯƠƠNNGG 
CCÁÁCC ĐĐỊỊNNHH LLUUẬẬTT CCHHẤẤTT KKHHÍÍ 
 Giáo viên: Đào Ngọc Hào 
 Tổ : vật lí 
 Năm học: 2008-2009 
tìm ra hướng giải phù hợp và đúng nhất của bài toán, nhờ đó rèn luyện khả 
năng phân tích – tổng hợp, tư duy sáng tạo cho học sinh. 
II. Mục đích đề tài: 
 - Thấy được tầm quan trọng của các bài tập vật lí trong việc dạy học 
vật lý. 
 - Trình bày một số bài tập chương “Các định luật chất khí” vật lí 10 
THPT. 
 - Nêu rỏ vai trò và ý nghĩa của bài tập vật lí trong quá trình ôn tập 
cũng cố khắc sâu kiến thức. 
III. ý tưởng của đề tài: 
 Có thể chọn và sắp xếp một hệ thống bài tập trong chương “Các định 
luật chất khí” vật lí 10 THPT và thông qua việc giải chúng để nâng cao năng 
lực phân tích - tổng hợp cho học sinh lớp 10 THPT. 
IV. nhiệm vụ đề tài: 
 - Học sinh nhận biết được các bước tư duy phân tích - tổng hợp. 
 - Vận dụng các bước của tư duy phân tích - tổng hợp vào việc giải bài tập 
nói chung. 
 - Thông qua hệ thống bài tập trong chương “Các định luật chất khí” vật lí 
 10 THPT làm cho học sinh hiểu và rèn luyện cho chúng các thao tác tư 
 duy phân tích - tổng hợp trong từng bước giải 
công thức tổng quát thoã mãn yêu cầu, sau đó tìm từng đại lượng trong công 
thức đó bằng cách giải bài toán phụ, cuối cùng thay giá trị vào các công thức 
tổng quát. 
 -Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết quả: Kiểm tra tính toán đã chính xác 
chưa, giải quyết hết yêu cầu bài toán đặt ra chưa, kết quả thu được có phù 
hợp thực tế không và kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng vật lý đã tìm. 
 * Đối với bài tập vật lý trắc nghiệm khách quan các bước thực hiện 
vẫn như trên, riêng bước thực hiện lời giải thì được làm ở giấy nháp, còn kết 
quả lời giải là việc chọn ra câu đúng và đánh dấu vào dó. 
3. Phương pháp phân tích tổng hợp: 
 Trên đây nói lên các bước chung để giải một bài tập vật lý, nhưng để 
thực hiện các bước tốt nhất thì chúng ta cần nắm vững phương pháp phân 
tích - tổng hợp. 
 Phân tích-tổng hợp là hai mặt của một quá trình tư duy thống nhất. 
Phân tích là cơ sở của tổng hợp, được tiến hành theo hướng dẫn tới tổng 
hợp. Sự tổng hợp diễn ra trên cơ sở phân tích, phân tích và tổng hợp nhiều 
khi xen kẻ nhau. Phân tích càng sâu thì tổng hợp càng đầy đủ, tri thức về sự 
vật hiện tượng càng phong phú. 
 a, Các bước của phương pháp “phân tích- tổng hợp”. 
 Bước1: Khảo sát đối tượng cần nhận thức một cách toàn bộ. Nếu đối 
tượng cần nhận thức là vật thể thì ta khồng chỉ khảo sát đối tượng ở hình 
thức bề ngoài của nó mà còn phải xem xét mục đích sử dụng và chức năng 
của đối tượng dù rằng đối với một số vật thể học sinh đã biết nhiều về mục 
đích sử dụng của chúng. 
 Bước2: Phân chia đối tượng cần nhận thức thành các yếu tố, các bộ 
phận các tính chất, các mối liên hệ. 
 Bước3: Tách các yếu tố cơ bản bản chất ra khỏi các yếu tố không cơ 
bản không bản chất 
 Bước4: Tập hợp các yếu tố cơ bản thành một đối tượng trừu tượng. 
Mối liên hệ chức năng giữa các yếu tố cơ bản được làm rõ. Nếu đối tượng 
nhận thức là vật thể thì vẽ sơ đồ diễn tả hiệu quả phối hợp của các yếu tố 
này. 
 Chương II. 
bài tập chương “các định luật chất khí” vật lý 10 THPT nhằm rèn luyện 
 kỹ năng “phân tích-tổng hợp” cho học sinh. 
I. Bài tập định luật bôi-lơ - ma-ri-ốt: 
A. Kiến thức cơ bản : 
1. Quá trình đẳng nhiệt : Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được 
giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. 
2. Định luật Bôi-Lơ - Ma-ri-ốt : Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng 
khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 
 1
 p : hay pV = hằng số 
 V
 p 
3.Đường đẳng nhiệt: 
 T2>T1 
Đường biểu diễn sự phụ biến thiên 
của áp suất theo thể tích khi nhiệt T2 
độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. 
 T
Trong hệ toạ độ(p,V) đường này là 1 
 O 
đường hypebol. V 
B. bài tập mẫu: 
Bài 1: 
 Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến 4 lít thì áp suất tăng lên bao 
nhiêu lần? 
Bước1. Tóm tắt đề: 
 Đại lượng đã biết: V1= 10 lít ; V2 = 4 lít 
 P2
 Đại lượng cần tìm: Tỉ số . 
 P1
Bước2. Phân tích bài tập và kế hoạch giải: 
 Xác định rỏ lượng khí không đổi nén đẳng nhiệt, nên xác định sự tăng 
áp suất ta áp dụng định luật B-M 
Bước3. Thực hiện kế hoạch giải: 
ii. Bài tập định luật sác-lơ: 
A. Kiến thức cơ bản : 
1. Quá trình đẳng tích: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là 
quá trình đẳng tích. 
2. Định luật sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, 
áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ thuyệt đối. 
 P PP1 2
 =hằng số hay = 
 T TT1 2
 p V
 1 V >V
3. Đường đẳng tích: 2 1 
Đường biểu diễn sự biến thiên 
Của áp theo nhiệt độ khi thể 
tích không đổi gọi là đường V2 
đẳng tích. 
 O 
 T(k) 
B. bài tập mẫu: 
Bài1: 
 o
 Một bình kín chứa khí ở áp suất 100 kPa và nhiệt độ 17 C. Làm nóng 
bình đến 57oC. 
 a) Tính áp suất P của khí trong bình ở 57oC. 
 b) Vẽ đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ. 
 c) Vẽ đường biểu diễn quá trình trên đồ thị P-V, biết thể tích khí là 
 V0. 
Giải: 
Bước1. Tóm tắt đề: 
 o
 Đại lượng đã biết: t1=17 C; P1=100 kPa. 
 Đại lượng cần tìm: áp suất P2 ở nhịêt độ t2: đường biểu diễn áp suất 
theo nhiệt độ. 
Bước2. Phân tích bài tập và kế hoạch giải: 
Cần đổi nhiệt độ: 
 T1=t1+273=290k 
 T2=t2+273=330k 
 P(kpa 
 2 
 114 
 100 1 
áp dụng định luật Sác-Lơ ta tìm được nhiệt độ cần xác định 
Bước3. Thực hiện kế hoạch giải: 
 Cần tăng nhiệt độ của khí trong bình vượt quá giá trị T2 được xác định 
như sau: 
 áp dụng định luật Sác-Lơ: 
 PP2 1
 = 
 TT2 1
 Suy ra: 
 5
 P2 1,263.10
 TTK2= 1 =5 280 = 347,2 
 P1 1,013.10
Vậy phải đun nóng khí đến nhiệt độ 347,2K, tức là 74,20C. 
Bước4. Củng cố: 
 Phải làm rỏ được bản chất của vấn đề là muốn cho nút bật ra thì áp 
suất của khí trong bình phải lớn hơn áp suất khí quyển cộng với áp suất do 
lực masát tác dụng lên nút. 
Bài3: 
 Van an toàn của một nồi áp suất sẽ mở khi áp suất trong nồi 9 atm. ở 
200C, hơi trong nồi áp suất 1,5 atm. Hỏi ở nhiệt độ nào thì van an toàn sẽ 
mở? 
Bước1. Tóm tắt đề: 
 0
 Đại lượng đã biết: t1=20 C, p1=1,5 atm, p2=9 atm 
 Đại lượng cần tìm: t2=? 
Bước2. Phân tích bài tập và kế hoạch giải: 
 Lượng khí trong nồi áp suất khi van chưa mở có thể tích không đổi 
nên đây là quá trình đẳng tích. 
 Trạng thái đầu có: T1=273+t1=293k, p1=1,5 atm 
 Trạng thái cuối có: T2=273+t2, p1=9 atm 
 áp dụng định luật Sác-Lơ để tìm t2 
Bước3. Thực hiện kế hoạch giải: 
 áp dụng định luật Sác-Lơ: 
 PP2 1
 = 
 TT2 1
 Suy ra: 
 Bước3. Thực hiện kế hoạch giải: 
 áp dụng định luật Gay-Luy-Xác: 
 VV1 2
 = 
 TT1 2
 T2 273+ 70 343
 Suy ra: VV2= 1 =12 = 12 = 14 (lit) 
 T1 273+ 20 293
 Vậy thể tích của khí trong xi lanh lúc đó là 14 lit 
Bước4. Củng cố: 
 Trong bài toán này chúng ta nhận biết được ban đầu khí trong xinh 
lanh có một áp suất xác định bằng áp suất khí quyển cộng với áp suất do do 
pittông có trọng lượng gây ra. Khi tăng nhiệt độ thì khí giản nở đây pitông đi 
lên, vì pittông tự do chuyển động nên nó phải đi đến vị trí sao cho áp suất 
trong bình vẫn bằng áp suất khí quyển cộng với áp suất do do pittông có 
trọng lượng gây ra. 
iv. Bài tập phương trình trạng thái của khí lý tưởng: 
A. Kiến thức cơ bản : 
1. Các thông số trạng thái: 
 Một lượng khí đã cho ở trạng thái cân bằng có áp suất P, thể tích V và 
nhiệt độ T xác định. P,V,T gọi là các thông số trạng thái của lượng khí. 
2. Phương trình trạng thái: Một lượng khí xác định khi biến đổi trạng thái thì 
các thông số có mối quan hệ sau: 
 pV
 = hằng số 
 T
 hằng số phụ thuộc vào lượng khí. 
B. bài tập mẫu: 
Bài1: 
 Nén 10 lít khí ở nhiệt độ 270C để cho thể tích của nó chỉ còn là 4 lit ở 
nhiệt độ 600C. áp suất khí tăng lên bao nhiêu lần? 
Bước1. Tóm tắt đề: 
 0 0
 Đại lượng đã biết: t1=27 C ; V1=10lit; t2=60 C; V2=4lit 
 P2
 Đại lượng cần tìm: 
 P1
Bước2. Phân tích bài tập và kế hoạch giải: 
 Trạng thái đầu: V1=10lit, T1=273+27=300k, P1 
 PV1 1 PV 2 2
 = trong đó V1=S.h ; V2=S(h-d) 
 TT1 2
 Suy ra: 
 mg
 (p0 + )( h - d )
 p2 V 2 S
 TTT2= 1 = 1 
 p1 V 1 p 0 h
 Thay số ta tìm được nhiệt độ không khí trong xi lanh: 
 0
 T2=360k hay t2=87 C 
v. Bài tập cla-pê-rôn – men-đê-lê-ép: 
A. Kiến thức cơ bản : 
 Với một lượng khí có khối lượng m, khối lượng mol của khí là m thì 
ba thông số trạng thái p, V, T tuân theo phương trình 
 m
 pV= RT 
 m
 gọi là phương Cla-pê-rôn – Men-đen- lê-ep. 
 m
 Tỷ số chính là số mol của lượng khí. Khi vận dụng phương Cla-pê-
 m
rôn – Men-đen- lê-ep trong hệ đơn vị SI: đơn vị áo suất p là Pa, đơn vị thể 
tích là m3, đơn vị nhiệt độ T là nhiệt độ tuyệt đối k(Ken-vin), đơn vị khối 
lượng có thể lấy tuỳ ý nhưng thống nhất cho cả m và m . Khi đó thì hằng số 
chất khí R có giá trị là R=8,31J/mol.K. 
B. bài tập mẫu: 
Bài1: 
 Một bình vỏ bằng thép, đựng khí ở áp suất 50,4 atm, nhiệt độ 270C. 
Dung tích của chai là 50 lit. 
 a) Tính số mol khí trong chai. 
 b) Nếu khí là ôxi có khối lượng mol là 32g/mol thì khố lượng khí trong 
 chai là bao nhiêu? 
 Bước1. Tóm tắt đề: 
 Đại lượng đã biết: 
 5 6
 p=50,4 atm=50,4.1,013.10 =5,106.10 Pa 
 V=50 lit=0,05 m3 
 T=27+273=300k 
 Đại lượng cần tìm: số mol, khối lượng m 
Bước2. Phân tích bài tập và kế hoạch giải: