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, nơi tính tích cực thể hiện qua nhiều hoạt động như học tập, lao động và vui chơi Trong đó, học tập đóng vai trò chủ đạo, và tính tích cực trong học tập thực chất là sự tích cực nhận thức, thể hiện qua việc huy động cao các chức năng tâm lý, đặc biệt là tư duy.
1.1.1.2 Tính tích cực nhận thức là gì?
Theo triết học, tính tích cực nhận thức phản ánh thái độ cải tạo của con người đối với đối tượng nhận thức Điều này có nghĩa là con người không chỉ hiểu các quy luật của tự nhiên và xã hội mà còn nghiên cứu để cải tạo chúng nhằm phục vụ lợi ích của chính mình.
Tính tích cực nhận thức của học sinh được hình thành từ sự kết hợp của các yếu tố tâm lý, bao gồm chức năng nhận thức, tình cảm và ý chí, trong đó chức năng nhận thức đóng vai trò chủ yếu Sự tương tác linh hoạt giữa các yếu tố này tạo ra tâm lý hoạt động nhận thức, giúp học sinh thích ứng với các nhiệm vụ khác nhau Tính tích cực nhận thức thể hiện qua khát vọng học tập và nỗ lực trí tuệ cao trong việc tiếp thu kiến thức, đồng thời phản ánh thái độ chủ động của học sinh trong việc giải quyết các vấn đề học tập.
Tính tích cực của học sinh có mặt tự phát và tự giác:
Mặt tự phát của tính tích cực ở trẻ em bao gồm những yếu tố bẩm sinh như tính tò mò, hiếu kỳ, hiếu động, linh hoạt và sôi nổi trong hành vi Những đặc điểm này thể hiện rõ nét trong sự phát triển tự nhiên của trẻ.
Tính tích cực tự giác là trạng thái tâm lý với mục đích và đối tượng rõ ràng, thúc đẩy hoạt động nhằm chiếm lĩnh đối tượng đó 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 thành vấn đề quan trọng Tích cực hóa là quá trình chuyển đổi người học từ trạng thái thụ động sang chủ động, từ việc tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức, nhằm 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 nội tâm lớn 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 lời giải cho bài toán khó và tham gia vào các hoạt động thực tiễn như lắp ráp và thực hiện 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 cả hai bên Dù giáo viên có giỏi đến đâu, nếu học sinh không chủ động tìm tòi và tư duy, quá trình học sẽ không hiệu quả Do đó, cần thay đổi vai trò của học sinh từ người tiếp nhận thông tin sang người tham gia tích cực vào việc tìm kiếm tri thức Đồng thời, giáo viên cũng phải chuyển từ vai trò truyền đạt thông tin sang vai trò thiết kế, tổ chức và giám sát hoạt động học tập, nhằm khuyến khích học sinh tự khám phá và tiếp thu 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
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 ảnh hưởng quyết định đến sự tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh Một số yếu tố có thể hình thành ngay lập tức, trong khi những yếu tố khác cần thời gian và nhiều tác động để phát triển Do đó, việc thúc đẩy hoạt động nhận thức tích cực của học sinh đòi hỏi một kế hoạch dài hạn và toàn diện, phối 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 có nghĩa là học sinh không cần sự hỗ trợ từ giáo viên; khi gặp khó khăn, giáo viên có thể đưa ra nhận xét phản biện, đặt câu hỏi định hướng, hoặc hướng dẫn học sinh quan sát các hiện tượng vật lý xung quanh Trong dạy học vật lý, bên cạnh việc tổ chức cho học sinh thực hiện các thí nghiệm, giáo viên cần chọn lọc một số nội dung lý thuyết mới trong sách giáo khoa để giao cho học sinh nghiên cứu, có thể ngay tại lớp hoặc ở nhà Học sinh sẽ được giao nhiệm vụ tự học với yêu cầu tăng dần, từ việc đọc một mục trong sách giáo khoa và trả lời câu hỏi, đến việc phân tích, tìm ra ý chính, và cuối cùng là tóm tắt nội dung toàn bài học để 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:
Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh, từ đó phát sinh khó khăn và nhu cầu tìm hiểu vấn đề mới Học sinh nhận ra cần có giải pháp chưa có sẵn và hy vọng có thể khám phá, xây dựng cách giải quyết Nhu cầu này được cụ thể hóa thành một bài toán cần giải quyết.
Học sinh cần giải quyết vấn đề bằng cách đề xuất các giải pháp lý thuyết hoặc thực nghiệm Sau khi khảo sát và chọn lựa giải pháp phù hợp, các em thực hiện giải pháp đã đề xuất để rút ra kết luận về vấn đề đang nghiên cứu.
Kiểm tra và vận dụng kết quả nghiên cứu là quá trình đánh giá khả năng chấp nhận của các phát hiện, dựa trên việc áp dụng chúng để giải thích và dự đoán các sự kiện Điều này cũng bao gồm việc 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 kết quả và từ đó nảy sinh những vấn đề mới cần được 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 không cần thực hiện phép tính phức tạp, mà chỉ cần sử dụng suy luận lôgic dựa trên hiểu biết về các khái niệm và định luật vật lý Những bài tập này thường được thể hiện qua đồ thị, hình ảnh, thí nghiệm, video hoặc các hiện tượng vật lý quen thuộc trong đời sống thực tế.
1.3.2 Vai trò bài tập định tính
Bài tập không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức theo chương trình học mà còn tạo điều kiện cho các em áp dụng những kiến thức đó vào việc giải quyết các nhiệm vụ học tập và các vấn đề thực tiễn.
Con người, đặc biệt là học sinh, thường chú trọng đến những vấn đề gần gũi với cuộc sống hàng ngày Do đó, các bài tập định tính thường yêu cầu học sinh diễn đạt câu trả lời bằng ngôn ngữ một cách rõ ràng và mạch lạc.
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 về thế giới khách quan, đồng thời xây dựng tư duy khoa học.
Giải quyết 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 Điều này tạo ra sự kết hợp hiệu quả giữa lý thuyết và thực hành, góp phần nâng cao khả năng tư duy và ứng dụng kiến thức trong thực tế.
Việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa
Theo lý thuyết và thực tiễn về hoạt động nhận thức, khả năng tiếp thu kiến thức của người học được cải thiện theo ba cấp độ tri giác: nghe, thấy và làm.
Nhiều nhà khoa học chỉ ra rằng học sinh tiếp nhận tri thức qua các giác quan với tỷ lệ: 20% từ nghe, 30% từ nhìn, 50% từ hành động, và 90% từ việc kết hợp nghe, nhìn và thực hiện Do đó, việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa, kết hợp các phương tiện trực quan trong quá trình dạy học, là 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 nhận thức của học sinh, giúp họ tiếp thu tri thức một cách hiệu quả Khi giáo viên áp dụng bài tập định tính theo hướng trực quan, học sinh có thể dễ dàng hình dung và hồi tưởng về các sự vật, hiện tượng đã quan sát Điều này làm cho quá trình học tập trở nên tích cực hơn, nhờ vào khả năng trực quan của các phương tiện này Nhờ vậy, học sinh có thể tiếp thu kiến thức khoa học và kỹ năng một cách rõ ràng và dễ hiểu 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, thông qua các bài tập định tính với hình ảnh và video ngắn Những tài liệu này cung cấp dữ liệu thực nghiệm và thông tin về các hiện tượng trong thực tiễn một cách sinh động và hấp dẫn, tạo nền tảng cho việc khái quát và kiểm chứng kiến thức vật lý.
Phương tiện trực quan đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng kiến thức cho học sinh, bởi chúng giúp cung cấp thông tin về các hiện tượng và quá trình vật lý một cách hệ thống, đầy đủ, cụ thể và chính xác hơn.
Phương tiện trực quan đóng vai trò quan trọng trong việc đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lý, giúp nâng cao tính trực quan trong dạy học Điều này hỗ trợ phát triển tư duy trừu tượng cho học sinh Hơn nữa, việc sử dụng các phương tiện trực quan hiện đại mở rộng khả năng tiếp cận với các hiện tượng và quá trình vật lý, mang lại hiệu quả cao trong giáo dục.
Sử dụng các phương tiện trực quan không chỉ nâng cao cường độ lao động và học tập của học sinh mà còn thúc đẩy nhịp độ nghiên cứu tài liệu mới Những công cụ này giúp giáo viên cải thiện hiệu quả giảng dạy, khuyến khích tính tích cực và độc lập trong hoạt động học, đồng thời kích thích hứng thú học tập Nhờ đó, quá trình tiếp thu và vận dụng kiến thức, kỹ năng của học sinh trở nên hiệu quả hơn Các phương tiện trực quan cũng giúp người dạy trình bày bài giảng một cách rõ ràng, sinh động, rút ngắn thời gian thuyết trình và đơn giản hóa các thao tác 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 hiệu quả giờ học, trong đó việc sử dụng bài tập định tính theo hướng trực quan hóa là rất quan trọng.
Môn vật lý ở trường cơ sở thường được coi là khó khăn, đặc biệt khi không áp dụng phương pháp dạy học phù hợp, dẫn đến việc học sinh trở nên thụ động và không hứng thú với môn học Nhiều giáo viên vẫn chưa chú trọng đến đặc điểm của từng đối tượng học sinh, thường sử dụng một phương pháp giảng dạy đồng loạt cho nhiều lớp Điều này khiến giáo viên trở thành người truyền đạt kiến thức một chiều Để khắc phục tình trạng này, giáo viên cần đóng vai trò là 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 dạy học vật lý, giáo viên cần lựa chọn phương pháp giảng dạy phù hợp với từng bài học, như phương pháp thực hành, giải quyết vấn đề, hoặc dạy theo nhóm Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng phương pháp 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, xuất phát từ các câu hỏi thực tiễn trong đời sống hàng ngày mà không thể lý giải bằng kiến thức hiện có.
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là phương pháp mà giáo viên tạo ra các tình huống có vấn đề để học sinh tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo trong quá trình giải quyết Phương pháp này giúp học sinh chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kỹ năng và đạt được các mục tiêu học tập Đặc trưng nổi bật của phương pháp này là “tình huống gợi vấn đề”, vì tư duy chỉ bắt đầu khi có tình huống cần giải quyết (Rubinstein).
Tình huống có vấn đề là một bối cảnh tạo ra những thách thức lý luận hoặc thực hành cho học sinh, yêu cầu họ phải vượt qua những khó khăn này không ngay lập tức bằng cách áp dụng một công thức, mà thông qua quá trình tư duy tích cực và hoạt động để điều chỉnh kiến thức hiện có hoặc biến đổi đối tượng hoạt động.
Việc áp dụng tiến trình giải quyết vấn đề trong nghiên cứu vật lý vào giảng dạy giúp làm nổi bật những đặc trưng quan trọng, bao gồm khả năng phát triển tư duy phản biện, khuyến khích học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập và nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn.
Học sinh được đưa vào tình huống có vấn đề, trong đó có sự mâu thuẫn giữa thông tin đã cho và điều cần tìm Cấu trúc này được thiết kế một cách sư phạm nhằm tạo ra mâu thuẫn mang tính chất vấn đề, được gọi là bài toán nêu 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 kỹ năng cần thiết để đạt được kết quả hiệu quả.
Giáo viên không chỉ đơn thuần đưa ra các bài toán có vấn đề mà còn giữ vai trò quan trọng trong việc định hướng, hỗ trợ và đánh giá quá trình học tập của học sinh, đồng thời hệ thống hóa kiến thức cho các em.
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 Bằng cách sử dụng các tri thức đã học, người ta có thể liên tưởng và kết nối với những kiến thức phù hợp để giải quyết vấn đề một cách hiệu quả.
Hướng dẫn học sinh tìm chiến lược giải quyết vấn đề bao gồm việc thu thập và tổ chức dữ liệu, huy động tri thức, và áp dụng các phương pháp nhận thức như suy luận, quy lạ về quen, và tương tự hóa Các phương pháp này giúp hình thành một giải pháp thông qua việc điều chỉnh hướng đề xuất khi cần thiết Kết quả cuối cùng là một giải pháp khả thi cho vấn đề đã được xác định.
Để đảm bảo tính chính xác của giải pháp, cần kiểm tra nếu giải pháp đưa ra là đúng Nếu đúng, quá trình sẽ kết thúc, còn nếu không, cần quay lại bước phân tích vấn đề cho đến khi tìm được giải pháp chính xác Sau khi xác định được một giải pháp, có thể tiếp tục khám phá thêm các giải pháp khác và so sánh chúng để 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 việc đưa ra giải pháp Nếu đề bài đã được cho sẵn, có thể bỏ qua bước phát biểu lại vấn đề.
Bước 4 Nghiên cứu sâu giải pháp
Khám phá các khả năng ứng dụng của kết quả nghiên cứu để đề xuất những vấn đề mới liên quan thông qua các phương pháp như xét tương tự, khái quát hóa và lật ngược vấn đề Đồng thời, tìm kiếm giải pháp cho những vấn đề này nếu có thể.
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 trở ngại trí tuệ xuất hiện khi con người chưa biết cách giải thích các hiện tượng và sự kiện trong thực tại Vấn đề là câu hỏi của chủ thể nhận thức phát sinh khi hiểu biết của họ chưa đủ để giải thích các hiện tượng và sự vật khách quan Trong dạy học giải quyết vấn đề, tình huống "có vấn đề" cần đáp ứng đầy đủ các dấu hiệu nhất định.
Nội dung cần bao gồm những yếu tố chưa được khám phá, đòi hỏi sự tìm tòi và sáng tạo Điều này cần sự tham gia tích cực của tư duy và khả năng nhanh nhạy của 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 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 hóa năng lượng khẳng định rằng năng lượng không thể tự sinh ra hay mất đi; nó chỉ có thể chuyển từ vật này sang vật khác hoặc chuyển đổi giữa các dạng khác nhau.
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 được cấu tạo từ các bộ phận chính như xilanh, pittông, trục quay và vô lăng Trong xilanh, pittông được kết nối với trục thông qua biên và tay quay Đặc biệt, xilanh còn có hai van tự động để đóng mở, cùng với bugi giúp 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, dẫn đến hiện tượng giảm thể tích của hỗn hợp Điều này xảy ra do khoảng cách giữa các phân tử nước và rượu, tạo ra sự tương tác giữa chúng.
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 kẽ vào khoảng cách giữa các phân tử nước, đồng thời các phân tử nước cũng xen vào giữa các phân tử đường, dẫn đến việc 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 trong trạng thái chuyển động không ngừng, và trong quá trình này, chúng va chạm với các hạt phấn hoa từ nhiều hướng khác nhau Những va chạm không đồng đều này khiến cho các hạt phấn hoa cũng bắt đầu di chuyển.
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 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 vào trong nhà, chúng ta dễ dàng nhận thấy nhiều hạt bụi bay lơ lửng trong không khí Hiện tượng này xảy ra do ánh sáng chiếu sáng làm nổi bật các hạt bụi nhỏ mà mắt thường khó nhìn thấy trong bóng tối Những hạt bụi này có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau trong môi trường sống, và khi ánh sáng chiếu vào, chúng trở nên rõ ràng hơn, tạo nên hình ảnh sống động trong không gian.
Các phân tử không khí trong phòng luôn chuyển động hỗn độn, tạo ra lực tác động lên các hạt bụi Kết quả là các hạt bụi cũng di chuyển một cách hỗn loạn theo nhiều hướng khác nhau.
Khi thả một thìa cát vào cốc nước đầy, nước sẽ tràn ra ngoài do cát chiếm không gian và làm tăng thể tích chất lỏng Ngược lại, khi thêm một thìa muối tinh, nước không bị tràn ra vì muối hòa tan trong nước, làm giảm thể tích chất lỏng mà không làm tăng thể tích tổng thể của cốc.
Khi đổ cát vào cốc, kích thước lớn của hạt cát làm chúng chìm xuống đáy và chiếm chỗ của nước, dẫn đến hiện tượng nước tràn ra Ngược lại, khi cho muối tinh vào cốc, muối sẽ 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 rất nhỏ, nhưng những hạt này không được coi là phân tử hay nguyên tử cấu tạo nên viên phấn vì chúng không đạt kích thước và cấu trúc của các phân tử hay nguyên tử Phân tử là những đơn vị nhỏ nhất của chất có thể tồn tại độc lập và vẫn giữ được tính chất của chất đó, trong khi nguyên tử là đơn vị cơ bản cấu tạo nên các phân tử Do đó, dù hạt phấn nhỏ, chúng vẫn không thể được xem là thành phần cấu tạo chính của viên phấn.
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 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 mặt phẳng nhẵn giúp các phân tử của hai lớp tiếp xúc với nhau có khả năng hút lẫn nhau mạnh mẽ do khoảng cách rất nhỏ Để tăng khoảng cách giữa chúng, 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 sôi, cần chú ý tắt bếp ngay để tránh nước cạn, vì lúc này các phân tử nước di chuyển với tốc độ rất lớn và bay hơi nhanh chóng vào không khí.
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?
Để giới thiệu bài học, giáo viên cho học sinh xem thí nghiệm ảo, trong đó hình ảnh minh họa việc bỏ một con cá vào ống nghiệm và sau đó sử dụng ngọn lửa đèn cồn để đun sôi phần nước trong ống nghiệm.
Học sinh lên bảng trả lời câu hỏi của giáo viên
Học sinh cần quan sát đoạn phim và suy nghĩ để trả lời câu hỏi Tuy nhiên, câu trả lời của học sinh chưa chính xác, dẫn đến tình huống có vấn đề liên quan đến miệng ống nghiệm, yêu cầu học sinh phải tư duy và đưa ra câu trả lời đúng hơn.
Khi sử dụng ngọn lửa đèn cồn để đun sôi nước ở miệng ống nghiệm, câu hỏi đặt ra là liệu con cá còn sống hay sẽ chết Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta hiểu rõ về vấn đề này và từ đó, chúng ta có thể giải thích các 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:
C4: 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, giáo viên nên cho học sinh đọc ô "Cụ thể" để hiểu rõ hơn về bản chất của sự dẫn nhiệt Nếu không đủ thời gian, phần này có thể giao về nhà cho học sinh thực hiện.
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 thấy lạnh do kim loại dẫn nhiệt 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 nóng, nhiệt độ bên ngoài cao hơn, làm cho nhiệt từ kim loại truyền vào cơ thể nhanh, dẫn đến cảm giác nóng.
Trong phần "có thể em chưa biết", học sinh sẽ hiểu rằng sự dẫn nhiệt xảy ra khi năng lượng được truyền qua lại giữa các phân tử của chất thông qua va chạm Các phân tử này chuyển động và tương tác, dẫn đến việc truyền động năng từ phân tử này sang phân tử khác, tạo ra hiện tượng dẫn nhiệt.
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