CƠ SỞ LÝ LUẬN
Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý
1.1.1 Tính tích cực là gì? Tính tích cực nhận thức là gì?
1.1.1.1 Tính tích cực là gì?
Theo Kharlamốp, tính tích cực là trạng thái hoạt động của các chủ thể, đặc biệt là ở lứa tuổi học sinh Tính tích cực này thể hiện qua nhiều hoạt động khác nhau như học tập, lao động và vui chơi, trong đó học tập đóng vai trò chủ đạo Tính tích cực trong học tập chủ yếu là sự tích cực nhận thức, thể hiện qua việc huy động cao các chức năng tâm lý, đặc biệt là chức năng tư duy.
1.1.1.2 Tính tích cực nhận thức là gì?
Theo triết học, tính tích cực nhận thức thể hiện sự chủ động của con người trong việc cải tạo đối tượng nhận thức Điều này có nghĩa là con người không chỉ hiểu các quy luật tự nhiên và xã hội mà còn nghiên cứu và cải tiến chúng để phục vụ lợi ích của chính mình.
Tính tích cực nhận thức của học sinh là một khía cạnh quan trọng trong tâm lý học, thể hiện qua sự kết hợp giữa các chức năng nhận thức, tình cảm và ý chí, trong đó chức năng nhận thức giữ vai trò chủ yếu Sự tương tác linh hoạt giữa các yếu tố tâm lý tạo nên tâm lý hoạt động nhận thức, giúp học sinh thích ứng tốt hơn với các nhiệm vụ khác nhau Tính tích cực nhận thức được biểu hiện qua khát vọng học tập và nỗ lực trí tuệ cao, cho thấy thái độ chủ động của học sinh trong việc tiếp thu kiến thức và giải quyết vấn đề học tập.
Tính tích cực của học sinh có mặt tự phát và tự giác:
Mặt tự phát của tính tích cực bao gồm những yếu tố tiềm ẩn và bẩm sinh, thể hiện qua sự tò mò, hiếu kỳ, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi của trẻ.
Tính tự giác của tính tích cực là trạng thái tâm lý có mục đích rõ ràng, thúc đẩy hành động để chiếm lĩnh đối tượng Nó thể hiện qua khả năng quan sát, tư duy phê phán và sự tò mò khoa học.
1.1.2 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý ở trường
Trong bối cảnh xã hội phát triển và đổi mới phương pháp dạy học, việc phát huy tính tích cực của người học trở nên vô cùng quan trọng Tích cực hóa người học là quá trình chuyển đổi từ trạng thái thụ động sang chủ động, giúp họ không chỉ tiếp nhận tri thức mà còn chủ động tìm kiếm và khám phá kiến thức, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.
Tích cực hoá hoạt động học tập là quá trình phát triển tư duy cao, đòi hỏi nỗ lực lớn từ bản thân để giải quyết vấn đề cụ thể Tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh thể hiện qua việc tập trung suy nghĩ để trả lời câu hỏi, kiên trì tìm ra lời giải cho bài toán khó, cũng như tham gia vào các hoạt động thực tiễn như lắp ráp và tiến hành thí nghiệm.
Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh là nhiệm vụ quan trọng của giáo viên, đòi hỏi sự hợp tác giữa giáo viên và học sinh Nếu học sinh không chủ động tìm tòi và tư duy, thì dù giáo viên có giỏi đến đâu cũng không thể đạt được kết quả Do đó, cần thay đổi vai trò của cả hai bên: học sinh phải chuyển từ việc tiếp nhận thông tin sang tham gia chủ động vào các hoạt động tìm kiếm tri thức, trong khi giáo viên chuyển từ vai trò truyền đạt thông tin sang thiết kế, tổ chức và giám sát quá trình học tập, giúp học sinh tự khám phá kiến thức mới.
Một số biện pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý
trong dạy học vật lý
Tính tích cực nhận thức của học sinh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như động cơ, hứng thú học tập, năng lực, ý chí cá nhân, và điều kiện gia đình, xã hội Các yếu tố này có mối liên hệ chặt chẽ và đóng vai trò quyết định trong việc thúc đẩy hoạt động nhận thức của học sinh Trong số các yếu tố này, một số có thể hình thành ngay lập tức, trong khi những yếu tố khác cần thời gian và tác động lâu dài để phát triển Do đó, việc nâng cao tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh yêu cầu một kế hoạch toàn diện và bền vững, kết hợp chặt chẽ giữa gia đình, nhà trường và xã hội.
Muốn tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình học tập, chúng ta cần chú ý sử dụng một số biện pháp cơ bản sau:
Dạy học sinh phương pháp tự học:
Tự học không đồng nghĩa với việc không cần giáo viên hỗ trợ; khi học sinh gặp khó khăn, giáo viên có thể cung cấp phản hồi, đặt câu hỏi định hướng hoặc hướng dẫn quan sát các hiện tượng vật lý xung quanh Trong dạy học vật lý, bên cạnh việc tổ chức thí nghiệm cho học sinh, giáo viên cũng nên chọn lọc những nội dung lý thuyết mới trong sách giáo khoa để giao cho học sinh tự nghiên cứu, cả trên lớp và ở nhà Học sinh sẽ được giao nhiệm vụ tự học với yêu cầu tăng dần, từ việc đọc một mục trong sách để trả lời câu hỏi, đến việc phân tích ý chính và cuối cùng là tóm tắt nội dung của cả bài học và trình bày trước lớp theo cách hiểu của mình.
Áp dụng kiểu dạy học giải quyết vấn đề:
Kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề gồm các giai đoạn sau:
Khi giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh, họ có thể gặp phải những khó khăn trong quá trình thực hiện Những khó khăn này dẫn đến nhu cầu tìm hiểu về một vấn đề chưa biết và tìm kiếm giải pháp mới Từ đó, nhu cầu này được hình thành thành một bài toán cần giải quyết, khuyến khích học sinh khám phá và phát triển khả năng tư duy sáng tạo.
Học sinh cần giải quyết vấn đề bằng cách đề xuất và thực hiện các giải pháp, bao gồm khảo sát lý thuyết hoặc thực nghiệm Qua việc thực hiện các giải pháp đã đề xuất, học sinh sẽ rút ra kết luận về vấn đề đang được nghiên cứu.
Kiểm tra và vận dụng kết quả nghiên cứu là quá trình đánh giá khả năng chấp nhận của các kết quả tìm được, nhằm giải thích và dự đoán các sự kiện Qua việc áp dụng các kết quả này, chúng ta có thể xem xét sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm Trong quá trình này, có thể phát hiện ra phạm vi áp dụng của các kết quả và từ đó nảy sinh các vấn đề cần nghiên cứu tiếp.
Vai trò của bài tập định tính trong việc phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lý
1.3.1 Khái niệm bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập mà học sinh chỉ cần sử dụng suy luận lôgic mà không cần thực hiện các phép tính phức tạp, dựa trên sự hiểu biết về khái niệm và định luật vật lý Các bài tập này thường được thể hiện qua đồ thị, hình ảnh, thí nghiệm, video hoặc các hiện tượng vật lý mà học sinh đã trải nghiệm trong thực tế.
1.3.2 Vai trò bài tập định tính
Bài tập không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức trong chương trình học mà còn tạo điều kiện cho các em áp dụng những kiến thức đó vào việc giải quyết nhiệm vụ học tập và các vấn đề thực tiễn.
Học sinh thường quan tâm đến những vấn đề gần gũi với cuộc sống hàng ngày, và điều này thể hiện rõ trong các bài tập định tính mà họ thực hiện Những bài tập này yêu cầu học sinh diễn đạt ý tưởng của mình bằng ngôn ngữ, giúp họ phát triển khả năng tư duy và giao tiếp.
Do đó, giúp cho các em sắp xếp ý tưởng trình bày những suy nghĩ của mình mạch lạc
Giải các bài tập định tính giúp người học củng cố và phát triển phương pháp nhận thức, đồng thời xây dựng tư duy khoa học Điều này không chỉ phù hợp với quy luật của quá trình nhận thức mà còn góp phần vào việc hiểu biết thế giới khách quan.
Giải các bài tập định tính không chỉ giúp người học phát triển phương pháp tự học mà còn rèn luyện nhiều kỹ năng quan trọng như thu thập, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, so sánh và trừu tượng hóa Hơn nữa, việc này còn tạo cơ hội kết hợp lý thuyết với thực hành, nâng cao hiệu quả học tập.
Việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa
Theo lý thuyết và thực tiễn về nhận thức, khả năng tiếp thu kiến thức của người học được cải thiện theo các cấp độ tri giác: từ nghe, thấy đến làm.
Nhiều nhà khoa học đã chỉ ra rằng học sinh tiếp nhận tri thức theo tỷ lệ: 20% từ âm thanh, 30% từ hình ảnh, 50% từ hành động, và 90% từ sự kết hợp của cả ba yếu tố này Do đó, việc áp dụng bài tập định tính với phương pháp trực quan hóa, sử dụng các công cụ trực quan trong quá trình dạy học, là rất cần thiết và phù hợp với quy luật nhận thức của con người.
Phương tiện trực quan đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình nhận thức của học sinh, giúp họ tiếp thu tri thức hiệu quả hơn Khi giáo viên áp dụng bài tập định tính theo hướng trực quan, học sinh có thể dễ dàng hình dung và hồi tưởng các sự vật, hiện tượng đã quan sát Điều này không chỉ tạo ra hình ảnh cảm tính mà còn thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực Nhờ vào các phương tiện trực quan, học sinh có thể tiếp thu kiến thức khoa học và kỹ năng một cách rõ ràng và đơn giản hơn.
- Các phương tiện trực quan các tác dụng hướng dẫn hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình học
- Góp phần phát triển khả năng làm việc độc lập và sáng tạo của học sinh
- Kích thích hứng thú hoạt động nhận thức của học sinh, có tác dụng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh
- Góp phần rèn luyện óc quan sát, các phẩm chất đạo đức của người lao động mới với thói quen làm việc một cách khoa học
Theo quan điểm của lý luận dạy học, phương tiện trực quan có một số vai trò như sau:
Phương tiện trực quan đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kỹ năng mới, với các bài tập định tính sử dụng hình ảnh và video ngắn để cung cấp dữ liệu thực nghiệm Những tài liệu này không chỉ sinh động và hấp dẫn mà còn tạo điều kiện cho việc khái quát và kiểm chứng các kiến thức vật lý trong thực tiễn.
Phương tiện trực quan đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng kiến thức cho học sinh Chúng giúp cung cấp thông tin về các hiện tượng và quá trình vật lý một cách hệ thống, đầy đủ và chính xác hơn.
Phương tiện trực quan trong dạy học vật lý giúp đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lý, nâng cao tính trực quan và hỗ trợ phát triển tư duy trừu tượng cho học sinh Việc sử dụng các công cụ hiện đại còn mở rộng khả năng tiếp cận với các hiện tượng vật lý, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập và khám phá kiến thức.
Sử dụng các phương tiện trực quan trong giảng dạy không chỉ nâng cao cường độ lao động và học tập của học sinh mà còn tăng cường nhịp độ nghiên cứu tài liệu mới Những công cụ này giúp giáo viên thực hiện tốt hơn hoạt động dạy học, khuyến khích tính tích cực và độc lập của học sinh, đồng thời kích thích hứng thú học tập Qua đó, hiệu quả trong việc tiếp thu và vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh được nâng cao Các phương tiện trực quan còn giúp bài giảng trở nên rõ ràng, sinh động, rút ngắn thời gian thuyết trình và giảm bớt các thao tác rườm rà không cần thiết.
Thực trạng của việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa việc giảng dạy vật lý hiện nay
Phương pháp dạy học đóng vai trò quyết định trong việc nâng cao hiệu quả giờ học, trong đó việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa là yếu tố quan trọng giúp học sinh tiếp thu kiến thức tốt hơn.
Môn vật lý ở trường cơ sở thường gặp khó khăn trong việc giảng dạy, dẫn đến học sinh có thể trở nên thụ động và không hứng thú với môn học Nhiều giáo viên vẫn áp dụng phương pháp dạy học đồng loạt cho nhiều lớp mà không chú ý đến đặc điểm của từng đối tượng học sinh Điều này khiến giáo viên trở thành người truyền thụ kiến thức một chiều, thiếu sự tương tác Do đó, giáo viên cần chuyển mình thành người hướng dẫn, khuyến khích học sinh chủ động trong quá trình tiếp thu tri thức vật lý.
SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH THEO HƯỚNG TRỰC QUAN HÓA NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TRONG HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH CHƯƠNG NHIỆT HỌC VẬT LÝ LỚP 8
Một số biện pháp vận dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa trong dạy học vật lý
Trong giảng dạy vật lý, giáo viên cần lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp cho từng bài học, như phương pháp thực hành, giải quyết vấn đề, hay dạy học theo nhóm Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào việc áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề và phương pháp dạy học thực nghiệm để nâng cao hiệu quả giảng dạy.
2.1.1 Các biện pháp sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa trong dạy học giải quyết vấn đề
2.1.1.1 Khái quát về dạy học giải quyết vấn đề
Thuật ngữ "vấn đề" trong nghiên cứu vật lý được hiểu là một bài toán chưa có lời giải, phản ánh những câu hỏi phát sinh từ thực tiễn và đời sống hàng ngày mà kiến thức hiện có không thể giải thích được.
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là phương pháp giáo dục trong đó giáo viên tạo ra các tình huống có vấn đề, giúp học sinh tự giác và chủ động tìm kiếm giải pháp Phương pháp này không chỉ giúp học sinh chiếm lĩnh tri thức mà còn rèn luyện kỹ năng cần thiết và đạt được các mục tiêu học tập khác Một đặc trưng quan trọng của phương pháp này là “tình huống gợi vấn đề,” vì tư duy chỉ bắt đầu khi có tình huống cần giải quyết.
Tình huống có vấn đề là một tình huống kích thích học sinh đối mặt với những khó khăn lý luận hoặc thực hành, đòi hỏi họ phải vượt qua mà không cần ngay lập tức có giải pháp Thay vào đó, học sinh cần trải qua quá trình suy nghĩ tích cực và hoạt động để biến đổi đối tượng hoặc điều chỉnh kiến thức hiện có.
Việc áp dụng tiến trình giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý vào giảng dạy giúp làm nổi bật các đặc trưng quan trọng, bao gồm khả năng phát triển tư duy phản biện, khuyến khích sự sáng tạo và tăng cường khả năng tự học cho học sinh.
Học sinh được đưa vào tình huống có vấn đề với sự mâu thuẫn giữa những gì đã cho và những gì cần tìm, qua đó cấu trúc một cách sư phạm để tạo ra bài toán nêu vấn đề mang tính chất vấn đề.
Giải quyết tình huống có vấn đề không chỉ giúp học sinh nắm vững nội dung học tập mà còn trang bị cho các em phương pháp tiếp cận để đạt được kết quả hiệu quả.
Giáo viên không chỉ đặt ra các bài toán có vấn đề mà còn thực hiện vai trò định hướng, hỗ trợ, đánh giá và hệ thống hóa kiến thức cho học sinh.
Quy trình thực hiện phương pháp dạy học giải quyết vấn đề:
Bước 1 Phát hiện hoặc thâm nhập vấn đề
Phát hiện vấn đề từ một tình huống gợi vấn đề
Giải thích và chính xác hóa tình huống (khi cần thiết) để hiểu đúng vấn đề được đặt ra
Phát biểu vấn đề và đặt mục tiêu giải quyết vấn đề đó
Tìm cách giải quyết vấn đề, thường được thực hiện theo sơ đồ sau:
Phân tích vấn đề là quá trình làm rõ mối liên hệ giữa những kiến thức đã biết và những thông tin cần tìm Điều này dựa vào tri thức đã học và liên tưởng đến những kiến thức phù hợp, giúp người học có cái nhìn sâu sắc hơn về vấn đề đang được nghiên cứu.
Hướng dẫn học sinh tìm chiến lược giải quyết vấn đề thông qua việc đề xuất và thực hiện các giải pháp, bao gồm thu thập và tổ chức dữ liệu, huy động tri thức Học sinh cần áp dụng các phương pháp nhận thức như hướng đích, quy lạ về quen, và tương tự hóa để phát triển khả năng suy luận Việc điều chỉnh phương hướng đề xuất khi cần thiết là quan trọng, và kết quả cuối cùng là hình thành một giải pháp hiệu quả cho vấn đề đã đặt ra.
Để đảm bảo tính đúng đắn của giải pháp, cần kiểm tra xem giải pháp đã đề xuất có chính xác hay không Nếu đúng, quy trình sẽ kết thúc; nếu không, cần quay lại bước phân tích vấn đề cho đến khi tìm ra giải pháp thích hợp Sau khi xác định được một giải pháp khả thi, có thể tiến hành tìm kiếm thêm các giải pháp khác và so sánh chúng nhằm lựa chọn giải pháp tối ưu nhất.
Bước 3 Trình bày giải pháp
Học sinh cần trình bày lại toàn bộ nội dung từ việc nêu vấn đề đến đưa ra giải pháp Nếu đề bài đã được cung cấp sẵn, có thể bỏ qua bước phát biểu lại vấn đề.
Bước 4 Nghiên cứu sâu giải pháp
Khám phá khả năng ứng dụng kết quả đề xuất để giải quyết các vấn đề mới liên quan thông qua các phương pháp như xét tương tự, khái quát hóa và lật ngược vấn đề.
2.1.1.2 Sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa để tạo ra tình huống có vấn đề
Theo M.I Macmutôp, tình huống có vấn đề là rào cản trí tuệ của con người, xuất hiện khi cá nhân chưa biết cách giải thích hiện tượng hay sự kiện trong thực tại Vấn đề chính là câu hỏi phát sinh từ chủ thể nhận thức khi kiến thức của họ chưa đủ để hiểu rõ các hiện tượng và sự vật khách quan Trong dạy học giải quyết vấn đề, tình huống “có vấn đề” cần phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chí nhất định.
Nội dung cần bao hàm những yếu tố chưa được khám phá, đòi hỏi sự tìm tòi và sáng tạo Điều này yêu cầu sự tham gia tích cực của tư duy và sự nhanh trí đáng kể từ trí tuệ.
Việc sử dụng bài tập định tính để tạo tình huống có vấn đề cần lưu ý các điểm sau:
Hệ thống bài tập định tính và câu hỏi thực tế theo hướng trực quan chương Nhiệt học Vật lý lớp 8
2.2.1 Tóm tắt nội dung chương Nhiệt học Vật lý lớp 8
1 Các chất được cấu tạo như thế nào? – Nguyên tử, phân tử chuyển động hay đứng yên
Các chất được cấu tạo như thế nào?
- Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử
- Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách
Chuyển động của các nguyên tử, phân tử:
Các nguyên tử và phân tử luôn chuyển động hỗn độn không ngừng theo mọi hướng, hiện tượng này được gọi là chuyển động nhiệt hỗn loạn, hay còn được biết đến với tên gọi là chuyển động nhiệt hoặc chuyển động Brao.
- Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh
- Hiện tượng khi các nguyên tử, phân tử của các chất tự hoà lẫn vào nhau gọi là hiện tượng khuếch tán
- Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Các cách làm thay đổi nhiệt năng:
- Nhiệt năng của vật có thể thay đổi bằng 2 cách:
Nhiệt lượng: là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt kí hiệu Q
Đơn vị của nhiệt năng là Jun (J), kilôJun (kJ)
3 Dẫn nhiệt – Đối lưu – Bức xạ nhiệt
Sự dẫn nhiệt: Nhiệt năng có thể truyền từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác bằng hình thức dẫn nhiệt
Tính dẫn nhiệt của các chất:
- Chất rắn dẫn nhiệt tốt Trong chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất
- Chất lỏng dẫn nhiệt kém (trừ dầu và thuỷ ngân)
- Chất khí dẫn nhiệt kém nhất
Đối lưu: là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng và chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí
Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng
Tính hấp thụ bức xạ nhiệt của các vật
- Bức xạ nhiệt có thể xảy ra ở cả trong chân không
- Tất cả các vật dù nóng nhiều hay nóng ít đều bức xạ nhiệt
- Vật có bề mặt xù xì, có màu sẫm thì hấp thụ các tia nhiệt tốt hơn và nóng lên nhiều hơn
4 Công thức tính nhiệt lượng
Nhiệt lượng một vật thu vào để nóng lên phụ thuộc những yếu tố nào?
- Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt
- Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm nên vật
- Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1 0 C (1K)
- Ký hiệu: c, đơn vị J/kg.K
Công thức tính nhiệt lượng
Công thức tính nhiệt lượng thu vào:
Trong đó m: khối lượng của vật (kg) t1: nhiệt độ đầu của vật (0C) t2: nhiệt độ cuối của vật (0C) c: nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)
Q: nhiệt lượng thu vào của vật (J)
Chú ý: Ngoài J, kJ đơn vị nhiệt lượng còn được tính bằng calo, kcalo
5 Phương trình cân bằng nhiệt
Khi có 2 vật truyền nhiệt cho nhau thì:
- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn
- Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật cân bằng nhau thì ngừng lại
- Nhiệt lượng của vật này toả ra bằng nhiệt lượng của vật kia thu vào
Phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu
6 Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu
Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu là gì?
- Đại lượng cho biết nhiệt lượng toả ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu
Công thức tính nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra
- Nhiệt lượng toả ra khi nhiên liệu bị đốt cháy được tính theo công thức:
Q: nhiệt lượng toả ra (J) q: năng suất toả nhiệt của nhiên liệu (J/kg) m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy (kg)
7 Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt- Động cơ nhiệt
Sự truyền cơ năng, nhiệt năng từ vật này sang vật khác
- Cơ năng, nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác
Sự chuyển hoá giữa các dạng của cơ năng, giữa cơ năng và nhiệt năng
- Các dạng của cơ năng: động năng và thế năng có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau
- Cơ năng và nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác
Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt
Định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng khẳng định rằng năng lượng không thể tự sinh ra hoặc tự mất đi; nó chỉ có thể chuyển từ vật này sang vật khác hoặc biến đổi từ dạng này sang dạng khác.
Động cơ nhiệt là gì?
- Động cơ nhiệt là động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hoá thành cơ năng
Động cơ bao gồm các bộ phận chính như xilanh, trong đó có pittông kết nối với trục thông qua biên và tay quay Trục quay được gắn với vô lăng, trong khi xilanh có hai van tự động để đóng và mở, cùng với bugi để tạo tia lửa điện đốt cháy nhiên liệu.
Chuyển vận: Động cơ hoạt động có 4 kỳ
- Kỳ thứ nhất: Hút nhiên liệu
- Kỳ thứ hai: Nén nhiên liệu
- Kỳ thứ ba: Đốt nhiên liệu, sinh công (Chỉ có kỳ này mới sinh công)
- Kỳ thứ tư: Thoát khí đã cháy, đồng thời tiếp tục hút nhiên liệu
Hiệu suất của động cơ nhiệt
Hiệu suất của động cơ nhiệt: H = 𝑨
Trong đó A: công có ích (J)
Q: nhiệt lượng toả ra của nhiên liệu bị đốt cháy (J)
2.2.2 Hệ thống bài tập định tính và câu hỏi thực tế theo hướng trực quan chương Nhiệt học
2.2.2.1 Bài tập về tổng hợp và phân tích nguyên tử, phân tử
Câu 1 Tại sao khi đổ 50cm 3 rượu vào 50cm 3 nước ta không thu được 100cm 3 hỗn hợp rượu và nước, mà chỉ thu được khoảng 95cm 3 !
Vậy khoảng 5cm 3 hỗn hợp còn lại đã biến mất đâu?
Hình 2.1: Trộn hỗn hợp rượu và nước
Khi trộn rượu với nước, các phân tử rượu xen vào khoảng cách giữa các phân tử nước Điều này dẫn đến sự giảm thể tích của hỗn hợp rượu và nước do khoảng cách giữa các phân tử.
Câu 2 Tại sao bỏ đường vào một cốc nước rồi khuấy lên, đường tan và nước có vị ngọt?
Hình 2.2: Bỏ đường vào nước
Khi khuấy, các phân tử đường xen vào khoảng cách giữa các phân tử nước, đồng thời các phân tử nước cũng xen vào giữa các phân tử đường, dẫn đến hiện tượng đường tan và tạo ra vị ngọt.
Câu 3 Tại sao quả bóng cao su hoặc quả bóng căng, dù có buộc thật chặt cũng cứ ngày một xẹp dần
Giải thích: Vì thành bóng được cấu tạo từ các phân tử cao su
- Không khí được cấu tạo từ các phân tử khí
- Giữa các phân tử cao su có khoảng cách, giữa các phân tử khí có khoảng cách
Nên các phân tử khí thoát ra ngoài qua khoảng trống giữa các phân tử cao su làm bóng xẹp dần
Câu 4 Cá muốn sống được phải có không khí, nhưng tại sao ta vẫn thấy cá sống được trong nước
Hình 2.4: Con cá dưới nước
Giải thích: Vì các phân tử không khí có thể xen vào khoảng cách giữa các phân tử nước
Câu 5 Tại sao các phân tử nước có thể làm cho các hạt phấn hoa chuyển động?
Hình 2.5: Phấn hoa chuyển động trong nước
Các phân tử nước luôn chuyển động không ngừng, và trong quá trình này, chúng va chạm vào các hạt phấn hoa từ nhiều hướng khác nhau Những va chạm này không đồng đều, dẫn đến sự di chuyển của các hạt phấn hoa.
Câu 6 Tại sao khi nhỏ một giọt mực vào một cốc nước thì nước trong cốc chuyển dần thành màu mực? (video 1)
Hình2.6: Nhỏ giọt mực vào cốc nước
Giải thích: Vì các phân tử mực chuyển động không ngừng nên các phân tử mực xen vào khoảng cách giữa các phân tử nước
Câu 7 Tại sao khi mở lọ nước hoa trong lớp học thì sau vài giây cả lớp đều ngửi thấy mùi nước hoa?
Các phân tử nước hoa di chuyển theo nhiều hướng khác nhau và khi chúng chuyển động, chúng va chạm với các phân tử không khí, dẫn đến sự thay đổi trong đường đi của chúng.
Vì vậy sau vài giây các phân tử nước hoa có mặt tại mọi vị trí trong lớp
Câu 8 Tại sao khi muối dưa, muối có thể thấm vào lá dưa và cọng dưa?
Giải thích: Vì các phân tử muối có thể khuếch tán vào dưa
Câu 9 Tại sao đường tan vào nước nóng nhanh hơn tan vào nước lạnh?
Giải thích: Vì các phân tử chuyển động nhanh hơn
Vào buổi trưa, khi ánh nắng chiếu qua những lỗ tôn thủng, ta có thể dễ dàng quan sát thấy nhiều hạt bụi bay lơ lửng trong không khí Hiện tượng này xảy ra do ánh sáng mặt trời chiếu sáng các hạt bụi, làm cho chúng trở nên rõ ràng hơn và dễ nhận thấy hơn trong không gian.
Các phân tử không khí trong phòng luôn chuyển động hỗn độn, tạo ra lực tác động lên các hạt bụi Điều này khiến cho các hạt bụi cũng di chuyển một cách ngẫu nhiên và hỗn loạn.
Khi thả một thìa cát vào cốc nước đầy, nước sẽ tràn ra ngoài do cát chiếm không gian và làm tăng thể tích Ngược lại, khi cho một thìa muối tinh vào cốc nước, nước không bị tràn ra vì muối hòa tan, làm tăng độ hòa tan mà không làm tăng thể tích nước trong cốc.
Khi đổ cát vào cốc, hạt cát lớn chiếm chỗ của nước, dẫn đến việc nước tràn ra ngoài Ngược lại, khi đổ muối tinh vào cốc, muối tan trong nước và các phân tử muối xen kẽ vào khoảng cách giữa các phân tử nước, khiến cho nước không bị tràn ra ngoài.
Viên phấn, khi bị bóp nát thành những hạt nhỏ, không được coi là những phân tử hay nguyên tử cấu tạo nên nó Điều này bởi vì các hạt nhỏ này vẫn giữ nguyên tính chất vật lý của viên phấn mà không phản ánh cấu trúc phân tử bên trong Phân tử và nguyên tử là những đơn vị nhỏ hơn cấu thành nên vật chất, trong khi hạt nhỏ từ viên phấn chỉ là sự phân chia vật lý mà không thay đổi bản chất hóa học của chúng.
Giải thích: Vì chúng chỉ là những phần tử nhỏ, còn các phân tử, nguyên tử có kích thước rất nhỏ, mắt thường không thể nhìn thấy được
Câu 13 Tại sao các vật đều được cấu tạo từ các các hạt riêng biệt nhưng lại thấy như liền một khối?
Giải thích: Vì các phân tử và nguyên tử đều vô chùng nhỏ bé nên các chất nhìn có vẻ như liền một khối
Câu 14 Tại sao nhiệt độ càng cao thì hiện tượng khuếch tán xảy ra càng nhanh?
Giải thích: Vì khi tăng nhiệt độ các phân tử chuyển động nhanh hơn
Câu 15 Vì sao khi đúc các vật người ta phải đun nóng chảy kim loại rồi đổ vào khuôn được làm từ trước?
Kim loại ở thể rắn cần được nấu chảy thành thể lỏng để khi nguội, nó có thể tạo hình theo khuôn đúc đã chuẩn bị trước.
Câu 16 Tại sao khi xếp những lớp kính phẳng với nhau, người ta thường đệm vào giữa những tờ giấy mỏng?
Kính có bề mặt nhẵn, khi hai lớp kính được đặt chồng lên nhau, các phân tử ở bề mặt tiếp xúc có khả năng hút nhau mạnh mẽ do khoảng cách giữa chúng rất nhỏ Để tăng khoảng cách giữa các lớp kính, người ta thường sử dụng những tờ giấy mỏng làm đệm.
Câu 17 Giải thích tại sao đun nước khi nước đã sôi, nếu để quên nước sẽ cạn?
Khi nước đã sôi, cần tắt bếp ngay để tránh tình trạng nước cạn Lúc này, vận tốc của các phân tử nước rất lớn, khiến chúng bay ra ngoài không khí nhanh chóng.
Câu 18 Tại sao khi phơi quần áo nơi có gió, quần áo sẽ nhanh khô hơn?
Hình 2.9: Phơi quần áo nơi có gió
Thiết kế giáo án có sử dụng bài tập định tính và câu hỏi thực tế theo hướng trực
chương Nhiệt học Vật lý lớp 8
Tìm được ví dụ trong thực tế về sự dẫn nhiệt
So sánh tính dẫn nhiệt của chất rắn, lỏng, khí
Thực hiện được thí nghiệm về sự dẫn nhiệt, các thí nghiệm chứng tỏ tính dẫn nhiệt kém của chất lỏng và khí
Quan sát hiện tượng vật lý
- Chăm chỉ, hăng hái hợp tác theo nhóm
-Hứng thú tích cực học tập bộ môn, ham hiểu biết khám phá thế giới xung quanh
II Phương pháp và kỷ thuật dạy học
Hỏi đáp, hoạt động nhóm
- 1 giá đựng ống nghiệm , 1 kẹp gỗ , 2 ống nghiệm:
+ Ống 1: có sáp (nến) ở đáy ống có thể hơ qua lửa lúc ban đầu để nến gắn xuống đáy ống nghiệm không bị nổi lên, đựng nước
+ Ống 2: trên nút ống nghiệm bằng cao su hoặc nút bấc có 1 que nhỏ trên đầu gắn cục sắt
IV Tiến trình lên lớp:
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bài
Hoạt dộng 1 : Kiểm tra bài cũ – Tổ chức tình huống học tập (7 phút)
* Kiểm tra bài cũ : gọi học sinh trả lời câu hỏi :
Nhiệt năng là gì ? Các cách làm thay đổi nhiệt năng ?
Khi chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật nhanh lên thì đại lượng nào sau đây của vật không tăng?
Trong bài học này, học sinh sẽ được trải nghiệm thí nghiệm ảo, trong đó hình ảnh minh họa việc bỏ con cá vào ống nghiệm Sau đó, chúng ta sẽ sử dụng ngọn lửa từ đèn cồn để đun sôi phần nước trong ống nghiệm, giúp học sinh hiểu rõ hơn về các phản ứng nhiệt và tác động của nhiệt độ đến môi trường sống của sinh vật.
Học sinh lên bảng trả lời câu hỏi của giáo viên
Học sinh cần quan sát đoạn phim và suy nghĩ kỹ lưỡng trước khi trả lời Tuy nhiên, câu trả lời của các em vẫn chưa hoàn toàn chính xác, dẫn đến tình huống có vấn đề liên quan đến miệng ống nghiệm, từ đó yêu cầu học sinh phải tiếp tục suy nghĩ và đưa ra câu trả lời đúng đắn hơn.
Liệu con cá còn sống hay sẽ chết khi ta dùng ngọn lửa đèn cồn đun sôi phần nước ở miệng ống nghiệm? Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta hiểu rõ về hiện tượng này và từ đó, giải thích được những hiện tượng tương tự trong cuộc sống hàng ngày.
Hoạt dộng 2: Tìm hiểu sự dẫn nhiệt (10 phút)
- Giáo viên: + yêu cầu học sinh đọc mục 1 thí nghiệm Tìm hiểu đồ dùng thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm
+ Tiến hành thí nghiệm.Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng xảy ra và thảo luận nhóm trả lời câu
Học sinh đọc phần 1- Thí nghiệm của mục I( trang 77- SGK)
* Các đinh được gắn bằng sáp tại các vị trí a, b, c, d, e
* Bố trí thí nghiệm như hình 22.1 SGK
* Dùng đèn cồn đốt nóng đầu A của thanh kim loại đồng
Học sinh quan sát hiện tượng xảy ra và trả lời câu hỏi của giáo viên
+ C1:Nhiệt đã truyền đến sáp làm cho sáp nóng lên và chảy ra
+ C2: Theo thứ tự từ a đến b, rồi c, d, e
- Các đinh a, b, c, d, e được gắn bằng sáp vào thanh đồng AB
- Đun nóng đầu A của thanh AB
- Các đinh rơi xuống theo thứ tự từ a đến e
- Nhiệt lượng truyền từ đầu A đến đầu B của thanh đồng
Nhiệt năng có thể truyền từ phần này sang phần khác
+ C1: Các đinh rơi xuống chứng tỏ điều gì?
+ C2: Các đinh rơi xuống trước sau theo thứ tự nào?
+ C3: Hãy dựa vào thứ tự rơi xuống của các đinh để mô tả sự truyền nhiệt năng trong thanh đồng AB
- Giáo viên: sự truyền nhiệt năng như trong thí nghiệm trên gọi là sự dẫn nhiệt
- Giáo viên: tìm ví dụ về sự dẫn nhiệt trong
+ C3:Nhiệt được truyền từ đầu A đến đầu B của thanh đồng
Lấy ví dụ của một vật bằng hình thức dẫn nhiệt
Kết luận : Dẫn nhiệt :là sự truyền nhiệt năng từ phần này sang phần khác của vật thực tế
Hoạt động 3: Tìm hiểu tính dẫn nhiệt của các chất.(25 phút)
* Đặt vấn đề : Các chất khác nhau, tính dẫn điện có khác nhau không ?
Phải làm thí nghiệm như thế nào để có thể kiểm tra được điều đó? Thì chúng ta sẽ đi vào phần II
- Giáo viên: Yêu cầu học sinh nêu dụng thí nghiệm và cách tiến hành thí nghiệm
* 3 thanh: Đồng, nhôm, thủy tinh
* Các đinh ghim được gắn bằng sáp
*Lắp thí nghiệm như hình 22.2 SGK
* Dùng đèn cồn đun nóng đồng thời các
II - Tính dẫn nhiệt của các chất
– Giáo viên: Lưu ý học sinh: Khoảng cách gắn các đinh trên các thanh là như nhau
− Giáo viên: Tiến hành thí nghiệm đồng thời yêu cầu học sinh quan sát
– Giáo viên: Yêu cầu học sinh mô tả hiện tượng xảy ra
− Giáo viên: Yêu cầu học sinhqua thí nghiệm hãy trả lời câu
− Giáo viên: Nhận xét thanh
− học sinh: Quan sát thí nghiệm
– học sinh: Mô tả hiện tượng xảy ra
– học sinh: Trả lời câu hỏi:
Các đinh gắn ở đầu các thanh không rơi xuống cùng một lúc, cho thấy rằng các chất rắn khác nhau có khả năng dẫn nhiệt khác nhau Điều này chứng minh rằng kim loại dẫn nhiệt tốt hơn so với thủy tinh.
+ C5: Trong 3 chất này thì đồng dẫn nhiệt tốt nhất, rồi đến nhôm, cuối cùng là thủy tinh dẫn nhiệt kém nhất
Trong chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất
− Giáo viên: Từ nhận xét trên em có rút ra kết luận gì?
− Giáo viên: Chúng ta vừa kiểm tra tính dẫn nhiệt của chất rắn
Chất lỏng dẫn nhiệt như thế nào? Ta đi nghiên cứu tiếp phần
− Giáo viên: Yêu cầu học sinh theo dõi vào
SGK và nêu:dụng cụ, cách tiến hành thí nghiệm
* Một ống nghiệm đựng nước, đáy có 1 cục sáp
* Bố trí thí nghiệm như hình 22.3
* Dùng đèn cồn đun nóng ống nghiệm cho đến sôi
+ học sinh1: Miếng sáp chảy ra
+ học sinh2: Miếng sáp không chảy ra
+ Hiện tượng: Phần nước ở trên gần miệng ống nghiệm nóng nhưng sáp không bị chảy ra chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất
− Giáo viên: Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra?
− Giáo viên : Để kiểm tra xem bạn nào đúng bạn nào sai cô sẽ tiến hành thí nghiệm
_ Giáo viên: Làm thí nghiệm và yêu cầu học sinh quan sát, thảo luận trả lời C6
- Giáo viên: khi nước ở phần trên ống nghiệm sôi thì cục sáp ở dưới đáy có chảy ra không ?
- Hỏi: qua đó em có nhận xét gì về tính dẫn nhiệt của chất
+ Cục sáp ở đáy ống nghiệm không bị nóng chảy
+ Nhận xét: Chất lỏng dẫn nhiệt kém
* Một ống nghiệm có không khí, ở nút có gắn cục sáp
* Bố trí thí thí nghiệm như hình 22.4
* Dùng đèn cồn đun nóng ống nghiệm
+ học sinh: Hiện tượng: Miếng sáp không bị chảy ra
− C6: Cục sáp ở đáy ống nghiệm không bị nóng chảy
Kết luận: Chất lỏng dẫn nhiệt kém
− Giáo viên: Chất lỏng dẫn nhiệt kém còn chất khí thì sao?
Ta tiến hành thí nghiệm 3 kiểm tra tính dẫn nhiệt của không khí
Thí Ngiệm 3Giáo viên: yêu cầu học sinh nêu dụng cụ và cách tiến hành thí nghiệm
- Giáo viên:làm thí nghiệm và yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng
− Giáo viên: Yêu cầu học sinh trả lời câu
_ Giáo viên: qua thí nghiệm em có nhận
+ Miếng sáp gắn ở nút ống nghiệm không bị nóng chảy
+ Nhận xét: Chất khí dẫn nhiệt kém
Trả lời và ghi bài
− C7: Miếng sáp gắn ở nút ống nghiệm không bị xét gì về tính dẫn nhiệt cuả chất khí ?
− Giáo viên: Nhận xét và kết luận
- Giáo viên : Đồng dẫn nhiệt tốt nhất
Nhôm Thuỷ tinh chảy ra
Kết luận: Chất khí dẫn nhiệt kém
− Giáo viên: Qua các thí nghiệm trên chúng ta cần ghi nhớ những vấn đề gì?
− Giáo viên: Yêu cầu học sinh thảo luận, trả lời câu hỏi từ C8
Thảo luận, rút ra câu trả lời đúng
- C 8 :- Đun nóng đầu thanh kim loại, lát sau đầu kia cũng nóng lên
- Rót nước sôi vào ly, lát sau ly cũng nóng lên
- Đun nóng phía dưới ấm chứa nước, lát sau nước trong ấm cũng nóng lên
- C 9 : vì kim loại dẫn nhiệt tốt, sứ dẫn nhiệt kém
- C10: vì không khí ở giữa các lớp áo mỏng dẫn nhiệt kém
Nếu còn thời gian, hãy cho học sinh đọc ô Cụ thể để hiểu rõ bản chất của sự dẫn nhiệt Nếu không đủ thời gian, phần này có thể giao về nhà cho học sinh.
C 11 : để tạo ra các lớp không khí dẫn nhiệt kém giữa các lông chim
Vào những ngày trời rét, khi chạm vào kim loại, ta cảm nhận được sự lạnh lẽo do kim loại dẫn điện tốt Nhiệt độ bên ngoài thấp hơn nhiệt độ cơ thể, khiến nhiệt từ cơ thể truyền vào kim loại và phân tán nhanh chóng, tạo cảm giác lạnh Ngược lại, trong những ngày nắng nóng, nhiệt độ bên ngoài cao hơn cơ thể, dẫn đến việc nhiệt từ kim loại truyền vào cơ thể nhanh chóng, gây cảm giác nóng.
Trong phần “có thể em chưa biết”, học sinh sẽ hiểu rõ về hiện tượng dẫn nhiệt, được giải thích thông qua sự truyền động năng giữa các phân tử của các chất khi chúng va chạm lẫn nhau.
3> Củng cố:Sự truyền nhiệt được thực hiện bằng hình thức nào ?
Qua bài học này em nắm được những kiến thức gì?
4> Hướng dẫn học sinh học bài ở nhà: Về nhà học bài, làm bài tập 21.1 21.6 sách bài tập
V>Rút kinh nghiệm cho tiết dạy