Kinh nghiệm giảng dạy chương vi: cơ sở của nhiệt động lượng học - Vật lý lớp 10 chương trình chuẩn

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT TÔ HIẾN THÀNH
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
KINH NGHIỆM GIẢNG DẠY CHƯƠNG VI:
CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LƯỢNG HỌC - VẬT LÝ LỚP 10
CHƯƠNG TRÌNH CHUẨN
 Người thực hiện: Ngô Thị Dung
 Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn
 SKKN thuộc môn: Vật lý
Thanh Hóa, tháng 5 năm 2016
Mục lục
 Trang
I. MỞ ĐẦU. 
Lý do chọn đề tài ..3
Mục đích nghiên cứu.3
Đối tượng nghiên cứu3
 - Phương pháp nghiên cứu3
 II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
II.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm4
II.2 Thực trạng vấn đề khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm ..7
II.3 Kinh nghiệm đã sử dụng; Giải pháp thực hiện.8
II.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường13
 III. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ.
Kết luận . ..13
Kiến nghị...13
 I . MỞ ĐẦU
 I.1- Lý do chọn đề tài:
 - “Nhiệt động lực học” “ Nội năng” là những khái niệm mới, trìu tượng.
- Sách giáo khoa Vật lý lớp 10 – chương trình chuẩn viết ngắn gọn, do chủ trương giảm tải của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
- Mục tiêu giáo dục: “ Dạy học theo hướng tích hợp”
“ Dạy học theo hướng phát huy năng lực học sinh”
“ Dạy học theo hướng lấy học sinh làm trung tâm”
Hiện tại lâu nay giáo viên soạn giáo án theo hướng dẫn trong “ chuẩn kiến thức” và sách giáo viên chưa hướng dẫn cụ thể, chưa có phần tích hợp.
- Đối tượng học sinh của nhà trường có điểm đầu vào thấp, chưa yêu thích các môn học tự nhiên vì đòi hỏi trình độ tư duy cao.
 Chính vì các lý do trên, trong quá trình giảng dạy chương VI: cơ sở của nhiệt động lực học, vật lý lớp 10 chương trình chuẩn tôi rút ra một số kinh nghiệm, xin trinh bày sau đây. Tôi hi vọng các bạn đồng nghiệp có thể tham khảo để giúp cho công tác giảng dạy đạt kết quả tốt hơn.
I.2 Mục đích nghiên cứu.
- Giúp học sinh dễ dàng tiếp thu kiến thức
- Biết vận dụng kiến thức vào đời sống thực tế
I.3 Đối tượng nghiên cứu. 
- Học sinh trường trung học phổ thông Tô Hiến Thành năm học 2015-2016. 
I.4 Phương pháp nghiên cứu. 
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết; Điều tra khảo sát thực tế 
- Thu thập thông tin, xử lý số liệu
 II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
 II.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 
- Chương VI: “ Cơ sở của nhiệt động lực học” nằm trong phần hai “ Nhiệt học” Theo sách giáo khoa Vật lý lớp 10 chương trình chuẩn chương có 4 tiết ( theo phân phối chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo: Hướng dẫn thực hiện điều chỉnh Nội dung dạy học môn Vật lý cấp Trung học phổ thông kèm theo công văn số 5842/BGDĐT-VP, ngày 01 tháng 9 năm 2011 của Bộ Giáo dục và Đào tạo)
Tiết 54: Nội năng và sự biến thiên nội năng
Tiết 55, 56: Các nguyên lý của nhiệt động lực học
Tiết 57: Bài tập.
Tiết 54: Sách giáo khoa nêu:
1.Khái niệm nội năng: Tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật
2. Khái niệm độ biến thiên nội năng: Phần nội năng tăng thêm hay giảm đi trong một quá trình kí hiệu là 
Nêu 2 cách làm biến đổi nội năng
Thực hiện công
Lấy 2 ví dụ:
+ Cọ sát miếng kim loại trên bàn
+ Ấn mạnh pít tông của xi lanh chứa khí.
 Nội năng của vật thay đổi đó là thực hiện công
Truyền nhiệt.
 Ví dụ: Cho miếng kim loại khi tiếp xúc với nguồn nhiệt.
Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công như trên là quá trình truyền nhiệt ( sự truyền nhiệt)
Đưa ra khái niệm nhiệt lượng Q là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt
Nhắc lại công thức xác định nhiệt lượng chất lỏng, rắn thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ
 Phần bài tập: 3 bài tập trắc nghiệm và 2 bài tập định lượng
Bài đọc thêm: Hiệu ứng nhà kính
Tiết 55; 56:
Sách giáo khoa nêu:
 I. Nguyên lý I của nhiệt động lực học
Phát biểu Nguyên Lý: 
 Phát biểu Nguyên lý từ 1 ví dụ: Vật đồng thời nhận Công và nhiệt làm tăng nội năng theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng:
Nêu qui ước dấu của A và Q
Vận dụng:
 Cho quá trình đẳng tích thể hiện trên đồ thị PV (V1= V2 ) và chứng minh trong quá trình đẳng tích:
 II. Nguyên lý II nhiệt động lực học.
Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch.
Quá trình thuận nghịch.
Vật tự trở lại trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
Quá trình không thuận nghịch.
Vật không tự trở lại trạng thái ban đầu, phải cần đến sự can thiệp của vật khác.
 Ví dụ:
 + Quá trình truyền nhiệt
+ Sự chuyển hóa từ cơ năng sang nội năng:
 Cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng , nhưng nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng.
 Phát biểu nguyên lý II nhiệt động lực học.
Nêu 2 cách phát biểu:
Cách phát biểu của Claudiút: 
 Nhiệt không thể truyền từ 1vật sang vật nóng hơn.
Cách phát biểu của Các Nô:
 Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt nhận được thành công cơ học.
 3.Vận dụng nguyên lý II để đưa ra cấu tạo của đông cơ nhiệt bắt buộc phải có 3 bộ phận: 
- Nguồn nóng; 
- Bộ phận phát động;
- Nguồn lạnh.
Đưa ra công thức hiệu suất của động cơ nhiệt 
 Bài đọc thêm: Động cơ nhiệt và vấn đề ô nhiễm môi trường.
 Bài tập: 3 bài tập trắc nghiệm và 3 bài tập tự luận áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học.
 II.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
 - Giáo viên soạn giáo án theo hướng dẫn của của sách giáo viên và chuẩn kiến thức.
Nghiên cứu kiến thức theo trình tự trong sách giáo khoa
Bài đọc thêm: Học sinh tự đọc ở nhà
 - Chưa có phần tích hợp giáo dục ý thức bảo vệ môi trường
Với cách giảng dạy trên, có một số hạn chế sau:
Ở tiết 54: Nội năng; các cách làm thay đổi nội năng.
 - Học sinh quên khái niệm năng lượng, các dạng năng lượng đã biết như cơ năng, điện năng  trước khi khi đến với một khái niệm mới: nội năng.
Ở phần II: Các cách làm thay đổi nội năng.
 - Học sinh gặp khó khăn khi phân biệt 2 cách làm thay đổi nội năng và muốn làm thay đổi nội năng của vật ta cần thay đổi đại lượng nào?
( Nhiệt độ; Thể tích; Cả nhiệt độ, thể tích)
Ở tiết 55: Nguyên lý I của nhiệt động lực học.
 - Khi trả lời C3, học sinh chưa nhận biết được khi nào nội năng tăng; nội năng giảm.
 - Ở phần vận dụng: Chứng minh trong quá trình đẳng tích thì biểu thức của nguyên lý I nhiệt động lực học là nếu chỉ dựa vào đồ thị PV ( V1= V2), học sinh rất khó nhận biết A = 0 để 
Ở tiết 56: Nguyên lý II nhiệt động lực học.
 - Phần 1: Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch trong hướng dẫn giảm tải đã chuyển thành phần đọc thêm, rất khó khăn để học sinh hiểu được nguyên lý II
 - Phần 3: Vận dụng nguyên lý II để giải thích cấu tạo của động cơ nhiệt học sinh rất khó nhận ra phần nhiệt lượng Q2 chưa được chuyển hóa thành công là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.
 - Bài đọc thêm “ Động cơ nhiệt và vấn đề ô nhiễm môi trường” học sinh chưa tự giác đọc để hiểu từ đó có ý thức và giải pháp bảo vệ mội trường sống.
II.3. Kinh nghiệm đã sử dụng; Giải pháp thực hiện:
 Tiết 54:
 I/ Khái niệm Nội năng
 - Cho học sinh nhắc lại Khái niệm năng lượng, các dạng năng lượng đã biết như cơ năng; điện năng...
 - Sau đó đặt vấn đề nghiên cứu một dạng năng lượng mới:
 Nội năng ( năng lượng bên trong của vật).
 Vật ( hay hệ vật) nào cũng có nội năng.
 Vậy tại sao vật có nội năng?
- Cho học sinh nhắc lại thuyết về cấu tạo chất; Khái niệm động năng; thế năng. Từ đó học sinh thấy rõ:
Các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động không ngừng nên có động năng. Các phần tử tương tác với nhau nên có thế năng.
Đưa ra khái niệm nội năng.
 - Cho học sinh trả lời câu C1 trong sách giáo khoa để chứng minh
 U = f ( T; V) 
Phần II- 2 cách làm biến đổi nội năng 
- Đắt vấn đề : U = f ( T; V) 
 Để thay đổi U ta thay đổi T hoặc V 
 Hoặc cả T và V
Có 2 cách để làm việc đó: Thực hiện công và truyền nhiệt.
Để học sinh hiểu rõ 2 cách trên, lấy ví dụ cụ thể.
 Làm thay đổi nội năng của một miếng kim loại.
Học sinh tự làm thí nghiệm 2 cách trên để trả lời được: 
+ Thực hiện công là gì?
+ Truyền nhiệt là gì?
Phân biệt Công và Nhiệt lượng
Phân biệt được thực hiện công và Truyền nhiệt
Giáo viên cho học sinh chia bảng làm 2 phần:
Thực hiện công
 Truyền nhiệt
- Tác dụng lưc F lên vật làm vật dịch chuyển quãng đường S
- Công A = FS
- Có sự biến đổi năng lượng từ cơ năng sang nội năng
Cho vật tiếp xúc với nguồn nhiệt 
Nhiệt lượng Q: Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyển nhiệt 
-Không có sự biến đổi năng lượng, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
 - Phần hướng dẫn bài tập về nhà: Bài tập 7 trang 173 ( sách giáo khoa lớp 10 chuẩn)
Cũng cố công thức 
Lưu ý: đại lượng C là nhiệt dung riêng
Cho học sinh phân biệt nhiệt dung riêng với nhiệt lượng
Học sinh phải sử dụng phương trình cân bằng nhiệt:
 Bỏ qua sự mất nhiệt ra môi trường: Qtỏa = Q thu 
Tiết 55: Nguyên Lý I Nhiệt động lực học
 Phần 1/ Phát biểu Nguyên Lý I: Dạy theo cấu trúc trong sách giáo khoa
Ở qui ước dấu: Lưu ý học sinh thêm dấu của 
 = U2 – U1
 0 : Nội năng của vật tăng
 0 : Nội năng của vật giảm
Cho học sinh củng cố qui ước dấu bằng câu hỏi C2 ( trang 176)
Ví dụ: a) ; Q>0
Vật nhận nhiệt lượng làm tăng nội năng của vật.
 b) = Q + A
 Q > 0; A < 0
 Vật nhận nhiệt lượng và thực hiện công, làm thay đổi nội năng của vật. 
 Lưu ý: Nội năng của vật tăng hay giảm phụ thuộc vào giá trị của Q và A.
 Phần 2/ Vận dụng nguyên lý I cho quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng 
 Ví dụ: Quá trình đẳng tích
Cho học sinh nhắc lại quá trình đẳng tích là gì?
Hướng dẫn học sinh chứng minh: Trong quá trình đẳng tích: 
 = Q bằng cách hướng dẫn học sinh giải bài tập số 8 ( trang 180 sách giáo khoa) để đưa ra được công thức tính công mà khí thực hiện: 
 A = P
Từ đó trở lại vấn đề cần chứng minh:
Quá trình đẳng tích: V = hằng số 
Nên A= 0 vậy = Q 
Sau đó cho học sinh thay số tìm kết quả: = ?
Lưu ý dấu của Q và A Q> 0 và A < 0
Tiết 56: Nguyên lý II của nhiệt động lực học
 Phần 1/ Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch. 
Cho học sinh tự đọc
Giáo viên khái quát:
 Thế nào là quá trình thuận nghịch ?
Thế nào là quá trình không thuận nghịch ?
 Phần 2/ Phát biểu nguyên lý II.
Nêu 2 cách phát biểu như sách giáo khoa
 Phần 3/ Vận dụng.
Từ cách phát biểu nguyên lý II của Các nô: cho học sinh tìm hiểu động cơ nhiệt và cấu tạo động cơ nhiệt “ Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng Q1 thành công cơ học A”. Theo định luật bảo toàn năng lượng Q1= A + Q2 
 Vậy một phần nhiệt lượng Q2 = Q1 – A đi đâu?
Do đó động cơ nhiệt nhất thiết phải có 3 bộ phận:
+ Nguồn nóng: Cung cấp nhiệt Q1
+ Bộ phận phát động: Sinh công A có ích
+ Nguồn lạnh: Nhận nhiệt Q2
 Sau khi đưa công thức tính ; Thông báo thêm: H của động cơ rất thấp tức là Q2 tỏa ra môi trường rất lớn chính là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường
Dành 7 đến 10 phút tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường.
Phần tích hợp.
 - Học sinh đọc 2 bài đọc thêm “ em có biết” ở trang 173 và 180 Sách giáo khoa “ Hiệu ứng nhà kính” “ Đông cơ nhiệt và vấn đề ô nhiễm môi trường”.
Hướng dẫn học sinh trả lời câu hỏi:
1. Nêu nguyên nhân làm tăng “hiệu ứng nhà kính ”?
 Gợi ý: Do đốt rừng; đốt nhiên liệu; giảm diện tích trông rừng; sử dụng động cơ nhiệt ( động cơ đốt trong).
2. Sử dụng động cơ nhiệt có ưu, nhược điểm gì?
 Gợi ý: 
 Ưu điểm: Dễ khai thác nhiên liệu, dễ sử dụng, gọn nhẹ.
 Nhược điểm: + Nguồn nhiên liệu cạn kiệt dần
	 + Ô nhiễm môi trường sống
 3. Em cần làm gì để hạn chế tình trạng trên?
 Gợi ý: 
+ Trồng cây xanh: Tham gia tết trồng cây làm theo lời Bác Hồ
+ Bảo vệ rừng: Không đốt rừng, săn thú
+ Di chuyển bằng xe đạp, hạn chế đi xe máy. Đi xe đạp vừa có lợi cho sức khỏe, vừa bảo vệ môi trường.
Giáo viên trình chiếu một số hình ảnh gây ô nhiễm môi trường 
 - Hình ảnh một số nước khuyến khích người dân sử dụng xe đạp điển hình là thủ đô của Hà Lan là thủ phủ của xe đạp.
 - Chính phủ cấm ô tô, xe máy vận hành trong một số tuyến phố nhất định và chỉ dành riêng cho người đi bộ và đi xe đạp.
 Phần II.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục trong nhà trường.
-Tạo động lực và hứng thú cho học sinh tích cực học tập môn Vật lý.
-Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh. Không có học sinh đi xe máy tới trường.
 - Học sinh tích cực trồng và chăm sóc cây xanh trong trường.
 III . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
Kết luận: 
 Trên đây là một số kinh nghiệm của tôi trong quá trình giảng dạy chương “ Các nguyên lý của nhiệt động lực học” Kinh nghiệm tuy nhỏ nhưng đã cải thiện tốt tới ý thức của học sinh trong nhà trường .
 Tôi xin trình bầy kinh nghiệm, mong các đồng nghiệp chân thành góp ý.
Kiến nghị:
 Đề nghị ngành Giáo dục, các cơ quan chức năng tăng cường công tác truyền thông và mở các cuộc thi tuyên truyền tác hại ô nhiễm môi trường của động cơ nhiệt. Vận động các trường trung học phổ thông trong cả nước cấm học sinh đi xe máy, khuyến khích học sinh đi xe đạp để tăng cường sức khỏe và bảo vệ môi trường.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa ngày 12 tháng 5 năm 2016.
Tôi xin cam đoan Sáng kiến kinh nghiệm của mình không sao chép nội dung của người khác.
 Giáo viên:
 Ngô Thị Dung
Tài liệu tham khảo.
Sách giáo khoa Vật lý lớp 10; Sách giáo khoa Vật lý lớp 10 Nâng cao 
2. Sách giáo viên Vật lý lớp 10; Sách giáo viên Vật lý lớp 10 Nâng cao 
3. Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức kỹ năng Môn Vật lý 
 lớp 10