SKKN Xây dựng hệ thống bài tập và câu hỏi thực tế sử dụng phối hợp phương trình trạng thái của khí lý tưởng và các lực cơ học góp phần nâng cao hiệu quả dạy học vật lý lớp 10 THPT

Dạy học nói chung và dạy vật lý nói riêng ngoài việc cung cấp kiến thức, phải làm sao phát triển được năng lực sáng tạo ở học sinh, hình thành năng lực làm việc tự lực ở họ.

Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ đó có thể tìm ra và chiếm lĩnh những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới, góp phần làm giàu thêm nền kiến thức của nhân loại.

Tạo hứng thú học tập cho học sinh ở các môn học nói chung và môn vật lí nói riêng là hết sức quan trọng. Nếu làm được điều này trong quá trình giảng dạy là điều kiện thuận lợi nhất để học sinh tự lực chiếm lĩnh kiến thức, đó cũng chính là đích mà phương pháp dạy học mới hướng đến.

Bài tập vật lý là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Bởi vì, giải bài tập vật lý là hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh, trong khi giải bài tập, học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, lập luận logic, thực hiện các phép toán để kiểm tra các kết luận của mình. Trong những điều kiện như vậy tư duy sáng tạo của học sinh sẽ được phát triển, năng lực làm việc của học sinh sẽ được nâng cao.

 

docx34 trang | Chia sẻ: Mạc Dung | Ngày: 06/12/2023 | Lượt xem: 1250 | Lượt tải: 6Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "SKKN Xây dựng hệ thống bài tập và câu hỏi thực tế sử dụng phối hợp phương trình trạng thái của khí lý tưởng và các lực cơ học góp phần nâng cao hiệu quả dạy học vật lý lớp 10 THPT", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
quặc.
Chúng ta dễ dàng thấy rõ tác dụng tai hại của những sản phẩm cháy đối với ngọn lửa. Chính bạn cũng thường vô tình lợi dụng nó để làm tắt ngọn lửa trong đèn. Bạn thường thổi tắt ngọn đèn dầu hỏa như thế nào? Bạn thổi từ phía trên xuống, tức là đã dồn xuống dưới, về phía ngọn lửa, những sản phẩm không cháy được (do sự cháy sinh ra), và ngọn lửa tắt vì không có đủ không khí.
2. Phép màu đã được tạo ra như thế nào ? 
Nhà cơ học cổ hi lạp Hê rông, người Alecxanddowri, người phát minh ra vòi nước mang tên ông, đã chỉ cho chúng ta hai phương pháp kĩ xão mà các giáo sĩ Ai Cập dùng để lừa bịp nhân dân, làm cho họ tin vào những phép màu. Trên hình, bạn nhìn thấy một cái bàn thờ rỗng bằng kim loại; dưới bàn thờ này, người ta đặt ngầm ở dưới một hệ thống làm chuyển động cánh cửa bàn thờ. Bàn thờ thì đặt ở ngoài cửa. Khi đốt lửa, không khí ở dưới bàn thờ nóng lên ép mạnh vào nước đặt trong một cái bình đặt ngầm ở dưới nền gạch; nước trong bình từ một cái ống chảy vào một cái thùng, thùng này nặng liền hạ xuống, làm cho chuyển động hệ thống mở tung cánh cửa 
Những người đứng xem chẳng ai ngờ rằng ngầm ở dưới đất có một hệ thống bố trí đặc biệt, họ hết sức ngạc nhiên về một phép màu; chỉ cần nhóm lửa trên bàn thờ là của đền nghe theo lời khấn hứa của các giáo sĩ mở ra.
Sau khi đốt lửa trên bàn thờ, không khí nở ra và ép vào dầu trong cái thùng đặt ở dưới, làm cho dầu này dồn vào trong ống ngầm đặt ở trong mình hai pho tượng và thế là dầu tự động rót vào lửa... Nhưng chỉ cần viên giáo sĩ trông coi bàn thờ ấy mở cái nút đậy trên thùng dầu là dầu tự nhiên sẽ không chảy ra nữa (bởi vì không khí thừa từ đó đi ra ngoài) các giáo sĩ thường dùng những thủ đoạn này khi gặp các thiện nam tín nữ quá keo kiệt
Nhận xét: 
- Trạng thái khí lý tưởng trong thực tế có nhiều liên hệ với lực cơ học. Các bài tập định tính và câu hỏi thực tế rất quan trọng giúp học sinh nhận dạng các bài toán đã đề cập trong đề tài và cũng nhờ đó mà khi gặp các bài toán khó học sinh sẽ nhanh chóng nhìn ra dạng và có định hướng giải.
- Việc nhìn nhận được sự có mặt của các dạng toán trong cuộc sống và kỹ thuật sẽ giúp học sinh thích thú hơn khi chiếm lĩnh kiến thức mới và giảm tải áp lực trong quá trình nghiên cứu giải các bài tập khó.
- Các bài tập định lượng đưa ra trong đề tài cũng giúp sáng tỏ hơn các vấn đề thực tiễn liên quan.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
 	Hệ thống các bài tập và phương pháp giải các bài toán và câu hỏi thực tế sử dụng phối hợp phương trình trạng thái của khí lý tưởng và các lực cơ học tôi đã đưa ra trên đây đã phần nào đem lại cho học sinh có cách nhìn tổng quát hơn về các dạng bài tập và các phương pháp giải bài toán sử dụng phối hợp phương trình trạng thái của khí lý tưởng và các lực cơ học. Bằng thực tế giảng dạy, khi đưa các bàì tập này cho học sinh rèn luyện đã thu được kết quả khả quan, hầu như các dạng bài này học sinh đều biết vận dụng, giải thích. 
Đề tài này đã được vận dụng thành công ở trường THPT nơi tôi công tác, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các giáo viên vật lí cũng như các em học sinh tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và học sinh lớp 10 khi học phần nhiệt học.
Với thời gian hạn chế, năng lực của bản thân có hạn hơn nữa đây là một vấn đề khó đối với học sinh THPT nên chắc không tránh khỏi những thiếu sót, mong được sự góp ý của các đồng nghiệp và các bạn để đề tài hoàn chỉnh hơn.
PHỤ LỤC 1: BÀI TẬP TỰ NGHIÊN CỨU
Bài 1. Một xilanh có pittông nằm ngang như hình vẽ. pittông tiết diện S=50cm2 xi lanh chứa 500cm3 khối không khí. 
a. Tìm áp suất không khí bên trong xilanh khi pittông đứng yên b. Kéo pittông sang phải một đoạn 2cm. Tìm lực cần thiết để giữ pittông ở vị trí này. Biết áp suất khí quyển là po=105Nm2. 
3V0
V0
V0
3V0
Bài 2. Một pittông nặng đứng cân bằng trong một xilanh. Khối khí ở trên và ở dưới có nhiệt độ bằng nhau. Thể tích khí ở phần trên lớn gấp 3 lần thể tích khí ở phần dưới. Hỏi thể tích các khí này sẽ thay đổi như thế nào nếu nhiệt độ các phần tăng lên hai lần.
L
O
Bài 3. Trong xilanh đặt thẳng đứng có chứa một lượng khí, đậy phía trên là một pittông khối lượng m=1kg, diện tích S=10cm2. Pittông được giữ bằng lò xo L nhẹ, dài, độ cứng k=100N/m, đầu trên của lò xo có thể móc vào một trong những cái đinh cố định có độ cao khác nhau như hình vẽ. Ban đầu, khí trong xilanh có thể tích 0,5 lít và nhiệt độ 27℃. Lò xo móc vào điểm O, đang bị nén một đoạn 10 cm. Nung nóng khí trong xilanh lên đến nhiệt độ 227℃.
a. Để vị trí pittông trong xilanh không đổi, cần móc đầu trên của lò xo vào điểm M cách O một đoạn bao nhiêu? Về phía nào?
b. Để pittông nằm ở vị trí phía trên và cách vị trí ban đầu của nó một đoạn 50 cm, phải móc đầu trên của lò xo vào điểm N cách O một đoạn bao nhiêu? Về phía nào? 
Biết áp suất khí quyển p0=105N/m2. Lấy g=10m/s2.
O
S2
S1
Bài 4. Trong một ống được giữ chặt nằm ngang, có 2 pittông gắn chặt với nhau bằng một thanh cứng và có thể di chuyển không ma sát trong ống. Diện tích pittông lần lượt là S1=15cm2 và S2=30cm2. Pittông nhỏ nối vào một điểm cố định O qua lò xo nằm ngang, có độ cứng k = 200N/m. Ở giữa hai pittông kín có chứa khí, ban đầu nhiệt độ và áp suất của chất khí giữa hai pittông và bên ngoài như nhau, đều bằng 270C và 105N/m2, lò xo chưa biến dạng. Sau đó, chất khí giữa các pittông được nung nóng thêm 600C. Hỏi phải di chuyển điểm O một đoạn bằng bao nhiêu theo chiều nào để vị trí các pittông trong ống không thay đổi?
b. Bình ở vị trí câu (1). Nhiệt độ của không khí bằng bao nhiêu thì không còn chênh lệch nói trên nữa? Áp suất khí quyển p0 = 9,4.104Pa, lấy g = 10m/s2.
Bài 5. Một khí cầu có thể tích V = 336m3 và khối lượng vỏ m = 84 kg được bơm không khí nóng đến áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài. Hỏi nhiệt độ của không khí trong khí cầu ít nhất phải bằng bao nhiêu để nó có thể bay lên được ? Không khí bên ngoài có nhiệt độ 270C, áp suất bằng 1at; µkhông khí = 29g/mol. 
H
l0
L
Bài 6. Một bình hình trụ cao l0= 20cm chứa không khí ở nhiệt độ 37℃. Người ta lộn ngược bình và nhúng vào chất lỏng có khối lượng riêng D=800kg/m3 cho đáy ngang với mặt thoáng chất lỏng. Không khí bị nén chiếm ½ bình.
a. Nâng bình cao thêm một khoảng l1=12cm thì mực chất lỏng trong bình chênh lêch bao nhiêu so với mặt thoáng ở ngoài?
b. Bình ở vị trí câu (a). Nhiệt độ của không khí bằng bao nhiêu thì không còn chênh lệch nói trên nữa? Áp suất khí quyển p0=9,4.104Pa, lấy g=10m/s2
He
H2
l1
l2
Bài 7. Một bình hình trụ đặt nằm ngang được ngăn làm hai phần nhờ một pittông cách nhiệt có độ dày không đáng kể, có thể chuyển động không ma sát trong bình như hình vẽ. Ngăn 1 chứa khí He ở nhiệt độ 270C, ngăn 2 chứa khí H2. Biết khối lượng khí ở hai ngăn bằng nhau. Chiều dài các ngăn chứa k hí tương ứng là l1 = 10 cm; l2 = 24 cm. Tính nhiệt độ của khí H2.
V
a
h
P
Bài 8. Một hình lập phương, cạnh a = 1m, chứa không khí với áp suất khí quyển p0=105 N/m2 và được gắn đôi bằng một pittông mỏng P. Qua vòi nước V ở nửa bên trái, ta giữ pittông và cho nước vào ngăn trái đến mực h=a2. Hỏi khi pittông không bị giữ thì nó dịch chuyển một đoạn bao nhiêu? Bỏ qua ma sát giữa pittông và thành ở điều kiện đẳng nhiệt. Biết g=10m/s2, khối lượng riêng của nước D=103kg/m3
l1
A
B
C
K
Bài 9. Có một xi lanh (Hình vẽ), trong xilanh có một pittông có thể chuyển động không ma sát đồng thời chia xilanh thành 2 phần bằng A và B. Phía dưới xilanh nối với phần C thông qua một ống nhỏ có khóa K điều khiển. Pittông được nối với thành trên của xilanh bằng một lò xo, khi pittông nằm sát thành dưới của xilanh thì lò xo không biến dạng. Lúc đầu khóa K đóng, trong B có chứa một lượng khí nhất định, trong A và C là chân không, bề cao của phần B là l1=0,1 (m) thể tích của B và C bằng nhau và lực của lò xo tác dụng lên pittông bằng trọng lượng của pittoong. Sau đó mở khóa K và đồng thời lật ngược hệ lại. Tính chiều cao l2 của phần B khi pttong cân bằng.
V1
V2
Bài 10. Một pittông chuyển động không ma sát trong một xilanh thẳng đứng. Phía trên và phía dưới pittông có hai khối lượng bằng nhau của cùng một mol khí lí tưởng. Toàn thể xi lanh có nhiệt T. Khi đó, tỉ số các thể tích của hai khối khí là V1V2=n>1 .Tính tỉ số này khi nhiệt độ xilanh có giá trị nhiệt độT’>T. Bỏ qua sự giản nở vì nhiệt của pittông và xilanh.
Bài 11: Trong một bình kim loại trụ tròn có 2 pittông có thể chuyển động không ma sat dọc theo thành bình. Pittông có khối lượng không đáng kể. Tiết diện của một pittông là S=10-3m2. Hai pittông chia thành 2 ngăn A và B như hình vẽ. 
h
hA
B
A
F
Hai ngăn A, B chưa cùng một loại khí lí tưởng ở cùng nhiệt độ. Ở trạng thái cân bằng ở độ cao mỗi ngăn tương ứng là ha=10cm, hb=20cm. Tác dụng lên pittông a một lực F làm nó chuyển động đi lên (hình vẽ). Khi pittông a di chuyển được một đoạn ∆h=3cm thì hai pittông a và b trở lại trạng thái cân bằng. Nhiệt độ khí trong các ngăn A và B không đổi, áp suất khí quyển p0=105Pa.
Tìm độ lớn của lực F và độ dịch chuyển của pittông b.
PHỤ LỤC II: HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG BÀI TẬP SỬ DỤNG PHỐI HỢP PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI, NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC.
Phương pháp giải chung:
- Theo trình tự các bước như các bài toán đã nêu ra trong đề tài.
- Nếu thiếu phương trình so với ẩn số (đề bài cho khuyết 1 số đại lượng: Độ cứng của lò xo; khối lượng, tiết diện pittông...) và cho thêm công thức tính nội năng (đối với khí đơn nguyên tử, lưỡng nguyên tử...), thì cần viết thêm nguyên lý I NĐLH để giải bài toán.
- Có thể phát triển đề tài cho học sinh lớp 12 bằng cách cho xi lanh hoặc pittông dao động điều hòa.
Bài toán: Có lực tác dụng làm thay đổi các thông số trạng thái của khí.
Dạng 1: Phương trình trạng thái, nguyên lý I nhiệt động lực học và lực đàn hồi. 
A
B
Ví dụ 1 : Một xilanh nằm ngang, bên trong có một pittông ngăn xilanh thành hai phần: Phần bên trái chứa khí lí tưởng đơn nguyên tử, phần bên phải là chân không. Hai lò xo k1, k2 gắn vào hai pittông và đáy xilanh như hình vẽ. Lúc đầu pittông được giữ ở cả hai vị trí mà lò xo chưa biến dạng, trạng thái khí lúc đó là (p1,V1, T1). Giải phóng pittông thì khi pittông ở vị trí cân bằng trạng thái khí(p2, V2, T2) với V2=3V1. Bỏ qua các lực ma sát. Xilanh, pittông, các lò xo đều cách nhiệt. Hãy tính p2p1và T2T1.
Giải:
Khi pittông ở vị trí cân bằng, độ biến dạng mỗi lò xo là x:
x=V2-V1S=2V1S. Khi đó áp lực lên hai mặt pittông bằng nhau.
p2S-kx=k2x Þ p2=k1+k2xS=2k1+k2V1S2 1
Phương trình trạng thái:
p2V2T2=p1V1T1Þp2T2=p1V1T1V2=p13T1ÞT2T1=3p2p1 (2)
Hệ không trao đổi nhiệt Q=∆U+A=0ÞA=-∆U
A=12k1+k2x2=12k1+k22V1S2=2k1+k2V12S2∆U=32nRT2-T1=32p2V2-p1V1=323p2-p1V1
Þ 2k1+k2V12S2=32p1-3p2V1Þ 2k1+k2V1S2=32p1-92p2 (3) 
Thế 1vào 3 Þ p2=32p1-92p2Þ p2p1=3112Þ T2T1=911
p2
k
T2
Bài tập 1: Trong một xilanh đặt nằm ngang, phía trên trái của pittông được giữ chặt có chứa 1 mol khí lí tưởng lưỡng nguyên tử có áp suất p0 , nhiệt độ T1. Phần bên phải của xilanh là chân không, lò xo nằm giữa pittông và thành xilanh thì ở trạng thái không biến dạng. Khi thả tự do pittông, thể tích do chất khí chiếm tăng lên gấp đôi. Tìm nhiệt độ T2 và áp suất p2 của chất khí lúc này. Biết xilanh cách nhiệt với môi trường xung quanh. Xilanh, pittông và lò xo có nhiệt dung nhỏ có thể bỏ qua.
Dạng 2: Phương trình trạng thái, nguyên lý I nhiệt động lực học và trọng lực
Ví dụ 2: Một xilanh thẳng đứng tiết diện 100cm2 chứa khí ở 27°C, đậy bởi pittông nhẹ cách đáy 60cm. Trên pittông có đặt một vật khối lượng 100kg. Đốt khí thêm 50°C .Tính công do khí thực hiện. Cho áp suất khí quyển 1,01.105N/m2; g = 9, 8m/s2
Giải:
Khí tác dụng lực F lên pitong làm pittông dịch chuyển lên phía trên và khí thực hiên công. Cho rằng pittông lên chậm coi như là thẳng đều. Áp lực F cân bằng bằng (trọng lực của vật và áp lực khí quyển ), suy ra áp suất khí trong xilanh vẫn luôn không đổi vẫn là p1. Áp suất này bằng tổng áp suất của p0 của khí quyển và áp suất p’do pittông và vật gây ra cho khí. Quá trình nung nóng khí trong khi lanh là đẳng áp.
Gọi: m là khối lượng của vật; S là tiết diện của xilanh; p1,T1và V1 là áp suất nhiệt độ và thể tích ban đầu của khí trong xilanh; p1,T2 và V2 là áp suất, nhiệt độ và thể tích ban cuối của khí trong xilanh; p0 là áp suất khí quyển
Ta có :p1=p0+mgS(1)
Áp dụng định luật Gay –luytxac cho quá trình đẳng áp:
V1T1=V2T2ÞV2=V1T2T1 (2)
Công do khí thực hiện (đẳng áp)
A'=p1V2-V1 (3) 
Mặ khác, ta có : V1=Sh1 (4) 
 Thay (1),(2) và (4) vào (3), ta được :A=Sh1T1(P0+mgS)(T2-T1)=199J
Bài tập 2: Một pittông nặng có diện tích S khi thả xuống tự do đẩy khí từ một bình hình trụ thể tích V qua một lỗ nhỏ ở đáy vào một bình có cùng thể tích. Các thông số ban đầu của khí trong cả hai bình đều như nhau và đều bằng các giá trị ở điều kiện tiêu chuẩn. Hỏi pittông có khối lượng cực tiểu bằng bao nhiêu để nó có thể đẩy hết khí thoát ra khỏi bình thứ nhất
Bài toán 2: Thay đổi nội năng của khí (thay đổi các thông số trạng thái của khí) gây ra lực tác dụng.
Dạng 1: Phương trình trạng thái khí lí tưởng, nguyên lý I NĐLH và lực đàn hồi.
Ví dụ 3: Trong một xilanh hình trụ dài đặt thẳng đứng có một pittông khối lượng m, pittông được treo bằng một sợi chỉ mảnh và cách đáy xilanh một đoạn. Pittông và xilanh đều cách nhiệt. Phía dưới pittông có 1 mol khí lí tưởng ở áp suất suất khí quyển p0 và nhiệt độ T0. Hỏi phải cung cấp cho khí một nhiệt lượng bao nhiêu để nâng pittông đến vị trí cách đáy ở khoảng 2h. Biết nội năng của một mol khí U = CT (C là hằng số), gia tốc rơi tự do là g. Bỏ qua mọi ma sát.
Giải: 
Lúc đầu T=mg. Nung khí đến nhiệt độ T1, áp suất bằng p1=p0+mgS thì dây chùng .
Quá trình đẳng tích: p0T0=p1T1ÞT1=1+mgp0ST0
Độ biến thiên nội năng : ∆U1=C.∆T =Cmgp0ST0 Mà p0Sh=RT0Þ∆U1=CmghR.
Tiếp tục nung, pittông sẽ đi lên, quá trình là đẳng áp. 
Gọi T2là nhiệt độ ứng với pittông cách đáy 2h: V0T1=V2T2Þ T2=2T1
Độ biến thiên nội năng:∆U2=CT2-T1=CT1=C1+mgp0ST0=CT0+CmghR
h
Bài tập 3: Một pittông khối lượng m, giảm một mol khí lí tưởng trong xilanh như hình vẽ. Pittông và xy-lanh đều không giãn nở vì nhiệt. Pittông được treo bằng sợi dây mảnh nhẹ. Ban đầu khoảng cách pittông đến đáy là xilanh là h. Khí trong xilanh ban đầu có áp suất bằng áp suất khí quyển p0, nhiệt độ là T0.Tìm biểu thức của nhiệt lượng cần phải cung cấp cho khí để nâng pittông đi lên rất chậm tới vị trí đáy một khoảng 2h. Cho biết nội năng của một mol khí là U = CT(C là hằng số), gia tốc trọng trường là. Bỏ qua mọi ma sát.
Dạng 2: Phương trình trạng thái khí lí tưởng, nguyên lý I NĐLH và lực ma sát 
h
h
B
A
Ví dụ 4: Trong một hình trụ thẳng đứng thành xung quanh cách nhiệt có 2 pittông: A nhẹ và dẫn nhiệt; B nặng và cách nhiệt. Hai pittông tạo thành hai ngăn như hình vẽ mỗi ngăn có chiều cao h=0,5m chứa một mol khí lí tưởng. Ban đầu hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt, làm cho khí trong bình nóng lên thật chậm bằng cách truyền cho khí nhiệt lượng qua đáy dưới một nhiệt lượng 100J. Pittông A ma sát với thành bình và không chuyển động, pittông B chuyển động không ma sát với thành bình. Tính lực ma sát lên pittông A.
Giải 
Ban đầu khí trong ngăn có p0,V0,T0
Sau khi truyền nhiệt cho khí:
Ngăn dưới có:p1=p0T0T1;V1=V0;T1=T
Ngăn trên có: p2=p0;V2=V0T0T1;T2=T1=T 
Þ Độ tăng thể tích ngăn trên ∆V=V2-V0=VoT1T0-1
Công sinh ra: A =p2∆V=V0p0T1T0-1=RT1-T0
Độ tăng nội năng của khí:∆U=2CVT-T0=2∙52RT-T0=5RT-T0
Nguyên lý I NDLH cho: Q= ∆U+A=6RT-T0
Lực ma sát tác dụng lên A:
Fms=p0TT0-1Voh=RT01hTT0-1=RhT-T0=Q6h=1003N
Bài toán 3: Bài toán tổng hợp
l0
X0
V1
Ví dụ 5: Một xi lanh cách nhiệt kín hai đầu đặt nằm ngang, bên trong có một pittông khối lượng M, diện tích S, bề dày không đáng kể. Bên trái pittông chứa một mol khí hydrô, bên phải là chân không. Lò xo nhẹ một đầu gắn với pittông, đầu kia gắn vào thành của xi lanh Lúc đầu giữ pitông để lò xo có chiều dài tự nhiên, khí hydrô có thể tích V1, áp suất p1, nhiệt độ T1. Thả cho pittông chuyển động tự do và sau một thời gian nó dừng lại, lúc này thể tích của khí hyđrô là V2 =2V1. Bỏ qua ma sát giữa pittông và thành xi lanh. 
 a. Xác định nhiệt độ T2 và áp suất p2 lúc này. Bỏ qua nhiệt dung riêng của xi lanh và pittông.
 b. Giả sử pittông không dừng lại ngay mà dao động quanh vị trí cân bằng. Tính chu kỳ dao động nhỏ của pittông.
x
0
h
x
Fđh
F
Giải
a. Trạng thái khí ban đầu khi pittông bắt đầu CĐ: V1, p1,T1
Trạng thái khí khi pittông dừng lại: V2 = 2V1, p2, T2
 Do xi lanh cách nhiệt : Q = A+ ΔU = 0 (1) 
Trong đó (2) 	
VTCB, lò xo bị nén một đoạn X0 = h/2 . lực đàn hồi tác dụng lên pittông: 
Áp lực của khí trong xi lanh tác dụng lên pittông: F2 = p2 .S
Phương trình trạng thái cho một mol khí hydrô: p2V2 = R.T2 
 Với V2 = 2V1 = 2S.X0 Suy ra 
Pittông đứng yên : F1= F2 
Công khí thực hiện lên pittông bằng công của Fđh (AFdh=A) 
 (3). Thay (2) ,(3) vào (1) được: T2 = T1 
Phương trình cho 2 trạng thái : p1.V1 = R.T1 và p2.V2 = p2.2V1 = RT2 p2=511p1 
b. Tại vị trí cân bằng: p2 S = k.X0 và V2 = Sh (4)
 Tại li độ x<<h  : F – Fđh = M.x’’ hay pS – k(X0 + x) =M.x’’ (5) 	 Quá trình đoạn nhiệt: 	 Do x << h nên (6). Thay (4),(6) vào (5) ta có: 
Vậy khi li độ x << h, Pittông dao động gần điều hòa với chu kì 
 = 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
 [1]. M.E TULTRINXKI - Trần Văn Quang biên dịch - Những bài tập định tính về vật lý cấp III tập 1. NXBGD 1979
[2]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10. NXBGD 2007
[3]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10 sách GV. NXBGD 2007
[4]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10. NXBGD 2007
[5]. Lương Duyên Bình - Bài tập vật lí 10. NXBGD 2007
[6]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10. NXBGD 2007
[7]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10 SGK thí điểm ban KHTN bộ 2. NXBGD 2007
[8]. Lương Duyên Bình - Vật lí 10 SGV thí điểm ban KHTN bộ 2. NXBGD 2007
[9]. Lương Duyên Bình - Bài tập vật lí 10 thí điểm ban KHTN bộ 2. NXBGD 2007
[10]. Nguyến Thế Khôi - Vật lí 10 nâng cao. NXBGD 2007
[11]. Nguyến Thế Khôi - Vật lí 10 nâng cao sách GV. NXBGD 2007
[12]. Lê Trọng Tương - Bài tập vật lí 10 nâng cao. NXBGD 2007
[13]. Nguyến Thế Khôi - Vật lí 10 SGK thí điểm ban KHTN bộ 1. NXBGD 2007
[14]. Nguyến Thế Khôi - Bài tập vật lí 10 SGK thí điểm ban KHTN bộ 1. NXBGD 2007
 [15] Bùi Quang Hân - Trần Văn Bồi - Phạm Văn Tiến - Nguyễn Thành Tương. Giải toán Vật lí 10. NXB GD 2001.
[16] Ban tổ chức kì thi - Tổng tập đề thi Olimpic 30 tháng 4 vật lý 10,11. NXB ĐHSP 2012.
[17] Ban tổ chức kì thi - Tổng tập đề thi Olimpic 30 tháng 4 lần V, VI, VII, VII, XII,XIII. NXB GD 2000.
[18]. Dương Trọng Bái, Đàm Trung Đồn - Bài tập về phương pháp dạy BTVL. NXB GD 1997.
[19].Nguyễn Danh Bơ - Tuyển tập các BTVL nâng cao. NXB Nghệ An 2004.
[20].Vũ Thanh Khiết, Phạm Quý Tư - Bài tập vật lý sơ cấp tập 1. NXB GD 2004.
[21].IA . I. PÊ - REN - MAN – Vật lý vui . NXB GD 2003.
 [22]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế - Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông – NXBGD 2003.
[23]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng - Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông - ĐHSP- ĐHQG Hà Nội 1998.
[24]. D. Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker - Cơ sở vật lí tập 1,2,3 - NXBGD 1998.
[25]. Nguyễn Đình Thước - Phát triển tư duy cho học sinh trong dạy học bài tập vật lí. Bài giảng cho học viên cao học - Đại học Vinh 2008 
[26]. Phạm Hữu Tòng. Dạy học vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học. NXB Đại học Sư phạm Hà Nội- 2004
[27]. Phạm Hữu Tòng - Bài tập về phương pháp dạy BTVL. NXB Đại học sư phạm Hà Nội 1994.
[28]. Trần Hữu Cát - Phương pháp nghiên cứu khoa học. NXB Nghệ An 2004.
[29]. Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn Văn Lê, Châu An - Khơi dậy tiềm năng sáng tạo –NXBGD 2005.
[30]. Thái Duy Tuyên - Vấn đề tái hiện và sáng tạo trong dạy học. Tạp chí thông tin KHGD số 83 năm 2001.
[32]. Trần Thị Quỳnh Liên - Luận văn thạc sỹ giáo dục học chuyên ngành ll và pp dạy học vật lí – Vinh 2005.
 [31]. D. Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker - Cơ sở vật lí tập 1,2- NXBGD 1998. V.Grigôriev, G. Miakisev - Các lực trong tự nhiên. NXB KHKT 1982
[32]. V. Langue: Những bài tập hay về thí nghiệm Vật lý. NXBGD Hà Nội- 1998
[33]. V.Grigôriev, G. Miakisev - Các lực trong tự nhiên. NXB KHKT 1982

File đính kèm:

  • docxskkn_xay_dung_he_thong_bai_tap_va_cau_hoi_thuc_te_su_dung_ph.docx
Sáng Kiến Liên Quan