những hạn chế của học sinh khi giải bài tập phần nhiệt học

Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Bài tập Vật lí ở trường phổ thông có ý nghĩa quan trọng trong việc củng
cố, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến thức lí thuyết và rèn luyện cho học sinh
khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp
hướng nghiệp.
Giải bài tập Vật lí đòi hỏi ở học sinh hoạt động trí tuệ tích cực, tự lập và
sáng tạo. Vì vậy, có tác dụng tốt đối với sự phát triển tư duy của học sinh. Tuy
nhiên, việc dạy học Vật lí hiện nay còn chưa phát huy hết vai trò của bài tập vật
lí trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Đặc biệt với chương trình Vật lí 8-
phần Nhiệt học, việc dạy học sinh giải bài tập Vật lí là một công việc còn gặp rất
nhiều khó khăn. Do đó, kĩ năng giải bài tập của học sinh còn nhiều hạn chế và

còn mắc phải nhiều sai sót trong khi thực hiện giải bài tập ở phần này.
Vì thế tôi đã tìm hiểu những hạn chế của học sinh khi giải bài tập phần
Nhiệt học và đề ra các biện pháp khắc phục. Đó chính là lí do của đề tài mà tôi
đã chọn.
II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Tìm hiểu những hạn chế của học sinh khi giải bài tập phần Nhiệt học 8-
để từ đó có nhữnh biện pháp khắc phục góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
1. Điều tra khảo sát thực tế.
2. Nghiên cứu tài liệu.
IV. PHẠM VI VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN.
+ Phạm vi khối 8- lớp 8

A-B
Trường THCS Tuyết Nghĩa.
+ Thời gian: năm học 2007- 2008.

1
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
PHẦN 2: NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN.
Quá trình giải một bài tập Vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện
của bài tập, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức Vật lí-
Toán học để nghĩ đến những mối liên hệ có thể có của các cái đã cho và các cái
phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp

với cái đã cho. Từ đó đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái
phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp. Các công thức,
phương trình mà ta xác lập được dựa theo các kiến thức vật lí và điều kiện cụ
thể của bài tập là sự biểu diễn mối quan hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí.
Trong các phương trình đó, tuỳ theo điều kiện của bài tập cụ thể mà có thể đại
lượng này là đại lượng đã cho, đại lượng kia là đại lượng phải tìm và có thể có
đại lượng khác nữa chưa biết. Nó không phải là câu hỏi của bài tập, nhưng cũng
không phải là đại lượng đã cho. Thí dụ công thức: Q=m.c.t biểu diễn mối liên
hệ giữa các đại lượng: nhiệt lượng Q, khối lượng m, nhiệt dung c, độ tăng(giảm)
nhiệt độ t. Công thức này có thể được sử dụng để giải một bài tập nào đó mà
theo điều kiện của nó thì Q có thể là đại lượng đã cho, t là đại lượng phải tìm
có mối liên hệ với đại lượng đã cho Q, nhưng đó chưa phải là mối liên hệ của cái

phải tìm t chỉ với những cái đã cho Q mà cả với cái chưa biết (m,c). Muốn đi
tới lời giải đáp cuối cùng (xác định đượct) ta phải tiếp tục dựa trên điều kiện
của bài tập và kiến thức vật lí để dẫn ra được những mối liên hệ khác nữa, trong
đó có mối liên hệ của cái chưa biết t với những cái đã cho. Dựa trên tập hợp
những mối liên hệ này(hệ thống các phương trình) ta mới có thể luận giải, tính
toán để có lời giải đáp cuối cùng (Xác định được mối liên hệ tường minh, trực
tiếp của cái phải tìm t chỉ với những cái đã cho). Đối với những bài tập tính
toán định lượng phần Nhiệt học thì những công việc vừa nói chính là việc thiết
lập các phương trình và liên hệ các phương trình để tìm nghiệm của ẩn số.
II.CƠ SỞ THỰC TIỄN.
2
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

Trước khi thực hiện đề tài này tôi khảo sát chất lượng của học sinh thông
qua bài kiểm tra có đề bài như sau:
Để có 500gam nước ở nhiệt độ 18
o
C để pha thuốc rửa ảnh,người ta lấy
nước cất ở 60
o
C trộn với nước cất ở nhiệt độ 4
o
C. Hỏi đã dùng bao nhiêu lượng
nước mỗi loại? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với vỏ bình.
Kết quả thu được với học sinh ở hai lớp 8

A-B
như sau:
Điểm 9-10 có số lượng: 2 đạt tỷ lệ: 2,59%
Điểm 7-8,5 có số lượng: 8 đạt tỷ lệ:10,38%
Điểm 5-6,5 có số lượng: 39 đạt tỷ lệ:50,64%
Điểm dưới TB có số lượng: 28 đạt tỷ lệ:36,39%
Những sai sót của học sinh:
+ Kí hiệu các đại lượng chưa khoa học dẫn đến xác định không chính xác
độ tăng(giảm) nhiệt độ t.
+ Không thiết lập được mối liên hệ: m
1
= 0,5- m

2
(Kg).
+ Chuyển vế các hạng tử chưa đổi dấu
Có rất nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan để dẫn đến kết quả bài
làm của học sinh còn chưa cao là:
1. Học sinh chưa tìm hiểu kỹ đề bài.
2. Học sinh chưa xác lập được mối liên hệ của các dữ kiện xuất phát với
cái phải tìm.
3. Kiến thức toán học - đặc biệt là kỹ năng luận giải của học sinh còn
nhiều hạn chế.
4. Phân phối chương trình Vật lí 8 chưa có tiết bài tập để giáo viên định
hướng chi tiết các bước giải bài tập và luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh.

III.BIỆN PHÁP THỰC HIỆN.
Căn cứ vào tình hình thực tế trên, vấn đề đặt ra với người dạy là làm như
thế nào để giúp học sinh có phương pháp giải bài tập đạt hiệu quả cao.Do đó khi
hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí thì điều dĩ nhiên là người dạy phải giải
được bài tập đó, nhưng như vậy là chưa đủ. Muốn cho việc giải bài tập của học
sinh được định hướng một cách đúng đắn tôi thường hướng các em tuân thủ theo
3
Sỏng kin kinh nghim Nguyn Khc Hoi
cỏc bc c bn sau:
1. Bc th nht: Tỡm hiu bi(túm tt u bi)
+ c, ghi ngn gn cỏc d kin xut phỏt v cỏc cỏi phi tỡm.
+ Mụ t li tỡnh hung c nờu trong bi tp, v hỡnh minh ho (khi cn

thit) hoc v th.
* Thớ d bi kho sỏt (mc II- phn 2) cỏc d kin xut phỏt v cỏi phi
tỡm cú th c trỡnh by vn tt nh sau:
m= 500g = 0,5Kg; t= 18
o
C
m
1
, t
1
m
2

, t
2
t
1
=60
o
C; t
2
=4
o
C; c
1

=c
2
=c
m
1
? m
2
?
m,t
2. Bc th hai: Xỏc lp mi quan h ca cỏc d kin xut phỏt v cỏi
phi tỡm.
+ i chiu cỏc d kin xut phỏt v cỏi phi tỡm, xem xột bn cht vt lớ

ca tỡnh hung ó cho nhn ra cỏc nh lut, cụng thc lớ thuyt cú liờn quan.
+ Xỏc lp cỏc mi liờn h c th ca cỏc d kin xut phỏt v cn phi tỡm.
+ La chn cỏc mi liờn h c bn, cho thy s liờn h m cỏi phi tỡm vi
cỏc d kin xut phỏt v t ú cú th rỳt ra cỏi phi tỡm,
* Thớ d bi tp kho sỏt mc II-phn 2- cỏc mi liờn h c th ó xỏc lp
c l:
+ Do t
1
> t
2

nớc ở 60

o
C đóng vai trò là vật toả nhiệt; nớc ở 4
o
C đóng vai
trò là vật thu nhiệt. Khi có CB nhiệt xảy ra, áp dụng phơng trình cân bằng nhiệt
Ta có:
Q
toả
=

m
1

ct
1
=

m
1
(t
1
-t) =
Q
thu
m

2
ct
2

m
2
(t-t
2
) (1)
+ Mt khỏc theo bi ta cú: m
1
= m - m

2
(2)
3. Bc th ba: Rỳt ra kt qu cn tỡm.
4
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập được tiếp tục luận giải, tính toán rút
ra kết quả cần tìm.
* Thí dụ ở bài tập khảo sát mục II-phần 2, việc liên hệ phương trình (1),
(2) đã xác lập được cho lết quả phải tìm là khối lượng nước m
2,
, m
1

là:
)(375,0
4
3
2
kgmm ==
và
)(125,0
4
1
1
kgmm ==

.
* Chú ý: Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách
bạch rõ bước thứ ba với bước thứ hai như nói ở trên. Không phải bao giờ chúng
ta cũng xác lập xong các phương trình rồi mới bắt đầu luận giải với các phương
trình để rút ra kết quả cần tìm. Có thể là sau khi xác lập được mối liên hệ vật lí
cụ thể nào đó, thì ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó (biến đổi
phương trình đó), rồi tiếp sau đó mới lại xác lập một mối liên hệ vật lý khác.
Nghĩa là sự biến đổi các phương trình cơ bản đã xác lập được xen kẽ với việc
tiếơ tục xác lập các phương trình cơ bản tiếp theo. Tuy nhiên ở đây ta vẫn thể
hiện hai hoạt động kế tiếp nhau. Đó là việc vận dụng kiến thức vật lý vào điều
kiện cụ thể của bài tập để xác lập mối liên hệ cụ thể nào đó và việc trộn giải
tiếp theo với mối liên hệ đã xác lập được này. Vì vậy khi khái quát hoá phương

trình giải 1 bài tập ta vẫn có thể chỉ ra được đâu là phương trình cơ bản cụ thể
cần xác lập để sự luận giải từ các phương trình đó cho phép rút ra kết luận cần
tìm.
4. Bước thứ tư: Kiểm tra, xác nhận kết quả.
Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm được cần kiểm tra lại việc giải theo
một hoặc một số cách sau đây:
+ Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi chưa, đã xét hết các trường hợp
chưa.
+ Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không.
+ Kiểm tra thử nghiệm xem có phù hợp không.
+ Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế xem có phù hợp không.
+ Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp không.

+ Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không.
5
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
* Thí dụ trong bài tập khảo sát ở mục II-phần 2 khi thực hiện phép tính ta
thu được kết quả (m
1
, m
2
) có đơn vị là kg đúng là đơn vị khối lượng. Khối lượng
tính được: m
1
=0,125 (kg) và m

2
=0,375 (kg) đều dương và nhỏ hơn m=0,5kg như
vậy là phù hợp.
Áp dụng các bước giải trên khi luyện tập cho học sinh kỹ năng giải hai bài
tập cân bằng nhiệt tôi thường hướng dẫn học sinh trình bày theo trình tự sau:
* Ghi ở cột bên trái tất cả các nhiệt lượng (Q
1
, Q
2
…) cho bởi các vật toả
nhiệt trong quá trình trao đổi nhiệt.
* Ghi ở cột bên phải tất cả các nhiệt lượng (Q'

1
, Q'
2
…) cho bởi các vật thu
nhiệt trong quá trình trao đổi nhiệt.
* Viết phương trình cân bằng nhiệt dưới dạng đẳng thức của tổng các
nhiệt lượng cho và tổng các nhiệt lượng thu trong quá trình trao đổi nhiệt:
Q
1
+ Q
2
+ … = Q'

1
+ Q'
2
+ …
* Giải phương trình để xác định đại lượng cần tìm.
*Chú ý: Trong công thức Q = mc

t đơn vị của khối lượng m là (Kg); của
nhiệt dung riêng c là (J/Kg.K); của

t là (
o

K). Khi thay số ta tính Q theo đơn vị
Jun (J) nhưng lưu ý học sinh đơn vị nhiệt độ trong nhiệt giai Xen xi út kí hiệu là
o
C và trong nhiệt giải Kenvin kí hiệu là K. Khi tính độ tăng (giảm) nhiệt độ

t
theo
o
C hay K đều có giá trị đại số như nhau và khi tính Q ta không cần thiết
phải chuyển đổi nhiệt giải trong quá trình giai toán.
6
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

HỆ THỐNG CÁC BÀI TẬP VÀ BÀI GIẢI
1. Bài tập 1:
Thả 350 (g) sắt ở 10
o
C và 400 (g) đồng ở 25
o
C vào 200g nước ở 20
o
C.
Tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/Kg.K;
của đồng là 400 H/Kg.K; của nước là 4200 J/Kg.K.
Bài giải:

* Tóm tắt:
m
1
= 300g = 0,35kg; c
1
= 460J/Kg.K; t
1
= 10
o
C
m
2

= 400g = 0,4kg; c
2
= 400J/Kg.K; t
2
= 25
o
C
m
3
= 200g = 0,2kg; c
3
= 4200J/Kg.K; t

3
= 20
o
C
t = ?
* Lời giải:
+ Gọi nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là t (
o
C).
+ Giả sử t
1
<t<t

2
, t
3
thì sắt đóng vai trò là vật thu nhiệt còn đồng và nước
đóng vai trò là vật toả nhiệt.
+ Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q
toả

⇔
Q
2

+ Q
3
⇔
m
2
c
2
t
2
+ m
3
c

3
t
3

⇔
m
2
c
2
(t
2
-t) + m

3
c
3
(t
3
-t)
⇔
m
1
c
1
t

1
+ m
2
c
2
+ m
3
c
3
t
3
⇔

332211
333222111
cmcmcm
tcmtcmtcm
++
++
= Q
thu
= Q
1
= m
1

c
1
t
1
= m
1
c
1
(t-t
1
)
= t(m

1
c
1
+m
2
c
2
+m
3
c
3
= t

Thay số ta được:
Ct
o
3,19
4200.2,0400.4,0460.35,0
20.4200.2,025.400.4,010.460.35,0
=
++
++
=
⇒
Điều giả sử đúng.

* Kết luận: + Sắt là vật thu nhiệt còn nước và đồng toả nhiệt.
7
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
+ Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là t = 19,3
o
C.
Bài tập 2:
Một hệ gồm n vật có khối lượng lần lượt là m
1
, m
2
, …, m

n
có nhiệt độ ban
đầu là t
1
, t
2
,…,t
n
trao đổi nhiệt với nhau.
Chứng minh rằng nhiệt độ mới này của hệ khi có cân bằng nhiệt không
phụ thuộc số lượng vật đóng vai trò toả nhiệt trong hệ đó.
Bài giải:

* Tóm tắt:
(m
1
,c
1
,t
1
); (m
2
,c
2
,t

2
);…(m
n
,c
n
,t
n
)
t?
*Lời giải:
+ Gọi nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là t (
o

C).
+ Giả sử t
1
< t
2
<…< t
i
< t < t
i+1
<…< t
n
⇒

có i vật thu nhiệt và (n-i) vật toả nhiệt.
+ Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q
toả

⇔
Q
i+1
+…+ Q
n
⇔
m

i+1
c
i+1
t
i+1
+…+ m
n
c
n
t
n

= Q
thu
= Q
1
+Q
2
+…+Q
i
= m
1
c
1

t
1
+m
2
c
2
t
2
+…+m
i
c
i

t
i
Giải phương trình trên ta có: t=
nn
nnn
cmcmcm
tcmtcmtcm
+++
+++


2211

222111
* Kết luận: Từ kết quả ta thấy t không phụ thuộc vào số lượng vật đóng
vai trò toả nhiệt.
* Nhận xét:
+ Bài tập 2 có tính tổng quát cho các loại bài tập tính nhiệt độ cân bằng
nhiệt cho hệ vật trao đổi nhiệt.
+ Từ kết quả bài 2 ta áp dụng tính nhanh kết quả cho các bài có dạng như
bài 1.
Bài tập 3:
Có 2 bình cách nhiệt. Bình 1 chứa 5l nước ở nhiệt độ t
1
=60

o
C, bình 2 chứa
1l nước ở nhiệt độ t
2
=20
o
C. Đầu tiên rót 1 phần nước từ bình thứ nhất sang bình
8
Sỏng kin kinh nghim Nguyn Khc Hoi
th 2, sau khi trong bỡnh th 2 ó t cõn bng nhit, ngi ta li rút tr li t
bỡnh th 2 sang bỡnh th nht mt lng nc trong hai bỡnh cú dung tớch
nc bng lỳc u. Sau cỏc thao tỏc ú nhit nc trong bỡnh th nht l

t'
1
=59
o
C. Hi ó rút bao nhiờu nc t bỡnh th nht sang bỡnh th hai v ngc
li?
Bi gii:
* Túm tt:
V
1
=5l, m
1

, t
1
= 60
o
C, c
1
=c
2
= c(J/Kg.K)
V
2
=1l, m

2
, t
2
= 20
o
C, t'
1
=50
o
C
m = ?
* Li gii:

+ Vỡ sau cỏc thao tỏc dung tớch nc mi bỡnh li tr v lỳc ban u nờn
lng nc rút mi ln l bng nhau.
+ Gi khi lng nc mi ln rút l m (kg)
+ Gi khi lng nc ban u trong bỡnh 1 l m
1
(kg)
+ Gi khi lng nc ban u trong bỡnh 2 l m
2
(kg)
+ Gi t'
2
l nhit khi cú cõn bng nhit bỡnh 2 sau ln rút th nht.

+ Ta cú s thớ nghip cho mi ln rút nh hỡnh v:
Ln 1
m,t
1
t
1
m
1
t
2
m
2

m
1
-m
t
1
m
2
+m
t
2
'

b1 b2
b1 b2

m, t
2
'
Lần 2
m
1
-m t
1
m

2
+m
t'
2

m
1
,t'
1
m
2
, t

2
'
b1 b2
b1 b2
+ Phơng trình cân bằng nhiệt trong bình 2 sau lần rót thứ nhất là:
Q
toả 1



mct
1

m(60-t'
2
)
= Q
thu 1
= m
2
ct
2
= m

2
(t'
2
-20) (1)
9
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
+ Phương trình cân bằng nhiệt trong bình 1 sau lần rót thứ 2 là:
Q
toả 2


⇔

(m
1
-m)ct'
1
⇔
(m
1
-m).c(t
1
-t'
1
)

⇔
m(60-t'
2
)
= Q
thu 2
= mct'
2
= m.c(t'
1
-t'

2
)
= m
1
(2)
+ Từ (1) và (2)
⇒
m
2
(t'
2
-20)=m

1
hay
⇔
520'
2
1
2
1
2
===−
V
V

m
m
t
⇒
t
2
'
=25
o
C
thay t'
2

vào (2)
⇒

)(
7
1
60
2
1
kg
t
m

m =
−
=

* Kết luận: Lượng nước đã rót từ bình 1 sang bình 2 bằng lượng nước rót
từ bình 2 sang bình 1 và bằng
7
1
Kg
* Cách giải khác cho bài tập 3:
+ Do dung tích nước trong mỗi bình sau các thao tác là không đổi nên khối
lượng nước rót ở mỗi lần là như nhau.

+ Do nhiệt độ của nước trong bình 1 sau các thao tác giảm t = 1
o
C nên
nhiệt lượng do nước trong bình 1 toả ra chính bằng nhiệt lượng do nước trong
bình 2 thu vào.
Ta có: m
1
c. t = m
2
c t'
→
5'

2
1
2
1
===∆
V
V
m
m
t

Nên nhiệt độ nước trong bình 2 sau các thao tác là: t'

2
=t
2
+ t' = 25
o
C
+ Từ phương trình cân bằng nhiệt (1) ở trên
⇒

7
1
=m

Kg.
Bài tập 4:
Một nhiệt lượng kế ban đầu chưa đựng gì. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca
nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 5
o
C. Sau đó lại đổ
thêm một ca nước nóng nữa thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 3
o
C.
Hỏi nếu đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì
nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa?
Bài giải:

* Tóm tắt:
10
Sỏng kin kinh nghim Nguyn Khc Hoi
(m
x
,c
x
,t
x
); (m
n
,c

n
,t
n
)
n
1
=1 ca,
1
t
=5
o
C;

2
t
=3
o
C
n
3
=5

3
t
=?

* Lời giải:
+ Gọi m
x
, c
x
, t
x
lần lợt là khối lợng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu
của nhiệt lợng kế.
m
n
, c

n
, t
n
lần lợt là khối lợng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu
của nớc trong ca.
+ Ta có phơng trình cân bằng nhiệt cho lần đổ 1 ca nớc nóng thứ nhất:
Q
toả 1

n
1
.m

n
c
n
1n
t

m
n
c
n
(t
n

-t
x
-
1
t
)
= Q
thu 1
= m
x
c
x

1
t
= m
x
c
x
1
t
(1)
+ Ta cú phng trỡnh cõn bng nhit cho ln trỳt 1 ca nc núng tip theo:
Q
to 2

n
2
.m
n
c
n
2n
t

m
n

c
n
(t
n
-t
x
-
1
t
-
2
t

)

221
)( tcmttttcm
nnxnnn


= Q
thu 2
= (m
x
c

x
+m
n
c
n
)
2
t
= (m
x
c
x

+m
n
c
n
)
2
t

= (m
x
c
x

+m
n
c
n
)
2
t
(2)
+ T (1) v (2)

m
x

c
x
1
t
- m
n
c
n
2
t

m
x
c
x
(
1
t
-
2
t
)
= (m

x
c
x
+m
n
c
n
)
2
t
= 2m
n

c
n
2
t



xx
cm
=
21
2

2
tt
t
cm
nn



m
x
c
x

= 3m
n
c
n
(3)
+ Ta cú phng trỡnh cõn bng nhit cho ln trỳt th 5 ca nc tip theo:
Q
to 3

n
3
.m

n
c
n
3n
t

5m
n
c
n
(t
n

-t
x
-
1
t
-
2
t
-
3
t
)

= Q
thu 3
= (m
x
c
x
+2m
n
c
n
)
3n

t
=
3
)2( tcmxm
nnxx
+


5m
n
c
n

(t
n
-t
k
-
1
t
-
2
t
-
3

t
)

t
n
-t
k
-
1
t
-
2

t
-
3
t

t
n
-t
k
-
1
t

-
2
t
= 5m
n
c
n
3n
t
=
3
t

= 2
3
t
(4)
+ Từ (3) và (4):
C
tt
t
o
6
2
3

21
3
=

=
11
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
* Kết luận: Vậy với lần trút 5 ca nước nóng tiếp theo, nhiệt lượng kế tăng
thêm 6
o
C.
Bài tập 5:

Một bình hình trụ có chiều cao h
1
=20cm, diện tích đáy trong là S
1
=100cm
2
đặt trên mặt bàn ngang. Đổ vào bình 1l nước ở nhiệt độ t
1
=80
0
C. Sau đó thả vào
bình một khối trụ đồng chất có diện tích đáy là S

2
=60cm
2
, chiều cao là h
2
=25cm
2
và nhiệt độ là t
2
. Khi cân bằng thì đáy dưới của khối trụ song song và cách đáy
trong của bình là x=4cm. Khi nhiệt độ nước trong bình có cân bằng nhiệt là
t=65

o
C. Bỏ qua sự nở vì nhiệt, sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và
với bình.
Biết khối lượng riêng của nước là D=1000kg/m
3
, nhiệt dung riêng của
nước là c
1
= 4200j/Kg.K, của chất làm khối trụ là c
2
=2000j/Kg.K.
a. Tìm khối lượng của khối trụ và nhiệt độ t

2
.
b. Phải đặt thêm lên khối trụ 1 vật có khối lượng tối thiểu bằng bao nhiêu
để khi cân bằng thì khối trụ vừa chạm đáy bình?
Bài giải:
* Tóm tắt:
Bình trụ: m=20cm, S
1
=100cm
2
; Nước V=1l, m
1

=D
1
V=10
3
.10
-3
=1kg;
t
1
=80
o
C, c

1
=4200J/Kg.K, D=1000kg/m
3
Khối trụ: S
2
=60
o
C, h
2
=25cm, t
2
,c

2
=2000J/Kg.K, x=4cm, t=65
o
C
a. m
2
?, t
2
?
b.
m∆
?

→
Khối trụ vừa chạm đáy bình.
* Lời giải:
a. + Gọi h là chiều cao phần khối trụ chìm trong nước.
+ Ta có: V
nước
=S
1
.x + (S
1
- S
2

).h

⇒
h=
21
1
.
SS
xSV
n
−
−

=
60100
4.1001000
−
−
=15cm
+Có 2 lực tác dụng lên khối trụ là trọng lượng P và lực đẩy Ac si mét F
A
.
Khi cân bằng có: P = F
A

⇔
10.D
2
V
2
= 10D.V
c

⇔
D
2

.S
2
.h
2
= DS
2
.h
12
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

3
2

2
/600
25,0
15,0.1000.
mkg
h
hD
D ===⇒
⇒
Khối lượng khối trụ: m
2
= D

2
.V
2
= 600.60.10
-4
.25.10
-2
= 0,9 (kg)
+ Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q
toả
= Q

thu

⇔
m
1
c
1
(t
1
-t) = m
2
c

2
(t-t
2
)

⇔
1.4200(80-65) = 0,9.2000(65-t
2
)

⇒
t

2
= 30
o
C
Vậy: + Khối lượng khối trụ là: m
2
=0,9kg
+ Nhiệt độ t
2
= 30
o
C

b. + Khi khối trụ chạm vào đáy thì chiều cao cột nước trung bình là:

1
21
1
25
40
1000
0.
' hcm
SS
SV

h >==
−
−
=
Nên trong bình đã tuôn ra ngoài và phần khối trụ ngập trong nước là
h
1
=20cm.
+ Các lực tác dụng vào khối trụ P' và F
A
' (do vừa chạm)
Tương tư trên: P'=F

A
'
⇒
10.m'
2
= 10.D.S
2
.h
1

⇒
m'

2
= 10
3
.60.10
-4
.20.10
-2
=1,2 (kg)
+ Mà m'
2
=m
2

+m
⇒
m=m'
2
-m
2
=0,3 (kg)
Vậy phải đặt lên khối trụ 1 vật có khối lượng tối thiểu m=0,3 (kg) để khối
trụ vừa chạm đáy bình.
6. Bài tập 6:
Trên mặt bàn nằm ngang có một bình hình trụ có bán kính đáy là R
1

=20cm
chứa nước ở nhiệt độ t
1
=20
o
C. Người ta thả một quả cầu bằng nhôm có bán kính
R
2
=10cm ở nhiệt độ t
2
=40
o

C vào bình thì khi cân bằng mực nước trong bình
ngập chính giữa quả cầu. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường. Cho
khối lượng riêng của nước là D
1
=1000kg/m
3
và của nhôm là D
2
=2700kg/m
3
;
13

Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
nhiệt dung riêng của nước là c
1
=4200J/Kg.K, của nhôm là c
2
=880J/Kg.K (công
thức tính thể tích khối cầu
3
3
4
RV Π=
; lấy

14,3=Π
).
a. Tìm nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt?
b. Đổ thêm dầu ở nhiệt độ t
3
=15
o
C vào bình cho đủ ngập quả cầu. Biết khối
lượng riêng về nhiệt dung riêng của dầu là D
3
=800kg/m
3

và c
3
=2800J/Kg.K.
Xác định: + Nhiệt độ của hệ khi cân bằng nhiệt.
+ Áp suất của các chất lỏng gây ra tại đáy bình?
+ Áp lực của quả cầu lên đáy bình?
Bài giải:
* Tóm tắt:
Bình trụ: R
1
=20cm; Nước: t
1

=20
o
C, D
1
=1000kg/m
3
, c
1
=4200J/Kg.K.
Quả cầu nhôm: R
2
=10cm=10.10

-2
m, t
2
=40
o
C,D
2
=2700kg/m
3
, c
2
=880J/Kg.K

Nước ngập chính giữa quả cầu,
3
3
4
RV
cÇu
Π=
a. t=?
b. Đổ dầu: t
3
=15
o

C ngập quả cầu. D
3
=800kg/m
3
, c
3
=2800J/Kg.K

⇒
t'=? P? F?
* Lêi gi¶i:
a. + Khèi lîng níc cã trong b×nh:

m
1
=D
1
V
1
=D
1
(
∏
R
1

2
.R
2
-
)(472,10).
3
4
.
2
1
3
kgR =∏

+ Khối lượng quả cầu:
m
2
=D
2
V
2
=D
2
.
)(31,11.
3

4
3
2
kgR =∏
+ Do t
2
>t
1

⇒
quả cầu toả nhiệt còn nước thu nhiệt. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt
với bình và môi trường, khi có cân bằng nhiệt ta có:

Q
toả
=Q
thu
+ Từ kế quả bài tập 2
⇒

C
cmcm
tcmtcm
t
o

7,23
2211
222111
≈
+
+
=
b. + Khi đổ thêm dầu vào bình cho đủ ngập quả cầu, ta có:
14
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
1
1

D
m
VV
nA
==
⇒
Cần khối lượng dầu:
kg
D
m
DVDm 38,8.
1

1
3333
===
Nên nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt của hệ:
C
cmcmcm
tcmtcmtcm
t
o
21'
332211
322222111

≈
++
=+
=
+ Áp suất của các chất lỏng gây ra tại đáy bình:
P= d
1
R
2
+ d
3
R

2
= 10.R
2
(D
1
+D
3
)
≈
75,4 (N)
*Nhận xét: bài tập 5 và 6 là bài tập tổng hợp, vừa rèn luyện cho học sinh
về phương trình cân bằng nhiệt vừa củng cố kiến thức phần cơ học cho học

sinh. Do đó sẽ giúp học sinh phát triển tư duy ở mức độ cao và gây hứng thú
cho người học.
7. Bài tập 7:
Để xác định nhiệt dung riêng của dầu c
d
người ta làm thí nghiệm như sau:
Đổ khối lượng nước m
n
vào một nhiệt lượng kế (NLK) khối lượng m
k
. Cho dòng
điện chạy qua NLK để nung nóng nước. Sau thời gian t

1
nhiệt độ của NLK với
nước tăng lên thêm t
1
o
C. Thay nước bằng dầu với khối lượng m
d
và lặp lại các
bước thí nghiệm như trên. Sau thời gian nung t
2
nhiệt độ của NLK và dầu tăng
thêm t

2
o
C. Để tiện tính toán có thể chọn m
n
=m
d
=m
k
=m. Bỏ qua sự mất mát
nhiệt trong quá trình nung nóng.
a. Lập biểu thức tính NDR của dầu? Cho biết NDR của nước là c
n

, của
NLK là c
k
.
b. Áp dụng bằng số: c
n
=4200J/Kg.K, c
k
=380J/Kg.K, t
1
=1 phút, t
1

=9,2
o
C,
t
2
=16,2
o
C, t
2
=4 phút. Tính c
d
?

Bài giải:
a. Gọi Q là nhiệt lượng mà dây nung toả ra trong thời gian 1 phút khi có i
chạy qua.
+ Ta có phương trình cân bằng nhiệt cho thí nghiệm 1 (đổ nước vào NLK):
Q
toả1
= Q
thu1
15
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

⇔

Q.t
1
= cm
n
(n + m
k
c
k
). t
1
(1)
+ Phương trình cân bằng nhiệt cho thí nghiệm 2 (đổ dầu vào NLK)"

Q
toả2
= Q
thu2

⇔
Q.t
2
= (m
2
c
2

+ m
k
c
k
). t
2
(2)
+ Chia (2) cho (1) vế với vế và biến đổi ta được:
12
211221
.
).(

tt
cttttttc
c
nk
d
∆
∆+∆−∆
=
(3)
b. Thay số vào (3)
⇒
c

d
= 10023,95 J/Kg.K
8. Bài tập 8:
Trong tay ta chỉ có nước (biết nhiệt dung riêng c
n
), nhiệt lượng kế (biết
nhiệt dung riêng c
k
), nhiệt kế, cân và bộ quả cân, bình đun, dây buộc và bếp đun.
Hãy thiết lập phương án để xác định nhiệt dung riêng của một vật rắn nguyên
chất?
Bài giải:

* Các thao tác:
+ Dùng cân và bộ quả cân cân xác định khối lượng của nhiệt lượng kế m
k
;
của vật rắn m
r
.
+ Đổ nước vào nhiệt lượng kế, dùng cân-bộ quả cân, cân xác định khối
lượng của (nhiệt lượng kế+nước) là m. Suy ra khối lượng nước trong nhiệt
lượng kế là: m
n
=m-m

k
.
+ Dùng nhiệt kế xác định nhiệt độ phòng: t
p
.
+ Dùng dây buộc vật rắn và thả vào bình trụ chứa sẵn nước.
+ Dùng bếp đun nước trong bình, đun đến nhiệt độ sôi. Dùng nhiệt kế xác
định nhiệt độ sôi t
s
.
+ Nhấc vật rắn ra khỏi bình đun và thả nhanh vào nhiệt lượng kế đã chứa
nước ở nhiệt độ phòng.

+ Đợi một thời gian, quan sát và xác định nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt
của hệ thống bằng nhiệt kế t
cb
.
* Tính toán:
16
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
+ Do t
s
>t
p
nên vật rắn khi cho vào nhiệt lượng kế đóng vai trò là vật toả

nhiệt còn nước và nhiệt lượng kế đóng vai trò là vật thu nhiệt.
+ Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q
toả
= Q
thu
⇔
m
r
c
r
t

r
= (m
n
c
n
+m
k
c
k
)t
⇔
m

r
c
r
(t
s
-t
cb
) = (m
n
c
n
+m

k
c
k
)(t
cb
-t
p
)
⇒

)(
))((m

n
cbsr
pcbkkn
r
ttm
ttcmc
c
−
−+
=
* Lặp lại các bước trên ít nhất 3 lần rồi tính giá trị trung bình
⇒

c
r
*Nhận xét: bài tập 7 và 8 mang tính chất của bài tập thực hành vật li. Nếu
ở bài tập 7 là cơ sở lí thuyết cho học sinh thực hiện các bước thực hành thì ở
bài tập 8 học sinh phải tư duy tìm phương án thực hành. Để làm được điều này
đòi hỏi học sinh không những phải nắm vững lí thuyết mà còn phải có kĩ năng
thao tác thực hành chính xác. Do đó, giáo dục được kĩ năng tổng hợp cho học
sinh.
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1: Ba bình nhiệt lượng kế đựng ba chất lỏng khác nhau có khối lượng
bằng nhau.Nhiệt độ chất lỏng ở bình 1, bình 2, bình3, lần lượt là t
1

=15
o
C;
t
2
=10
o
C; t
3
=20
o
C. Nếu đổ

2
1
chất lỏng ở bình 1 vào bình 2 thì nhiệt độ hỗn hợp
khi cân bằng nhiệt là t
12
=12
o
C. Nếu đổ
2
1
chất lỏng ở bình 1 vào bình 3 thì nhiệt
độ hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là t

13
=19
o
C. Hỏi nếu đổ lẫn cả 3 chất lỏng với
nhau thì nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là bao nhiêu? Bỏ qua nhiệt lượng
trao đổi với môi trường. Các bình nhiệt lượng kế làm bằng các chất có nhiệt
dung riêng nhỏ không đáng kể và thể tích các bình đủ lớn để chứa đựng cả ba
chất lỏng.
Đáp án: 16,67
o
C
17

Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài
Bài 2: Một bình nhiệt lượng kế làm bằng nhôm có khối lượng m
1
=100g
chứa m
2
=400g nước ở nhiệt độ t
1
=10
o
C. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một
thỏi hợp kim nhôm và thiếc có khối lượng m=200g được nung nóng đến nhiệt

độ t
2
=120
o
C. Nhiệt độ cân bằng của hệ thống là 14
o
C. Tính khối lượng nhôm và
thiếc có trong hợp kim.Cho nhiệt dung riêng của nhôm C
Al
=880J/kg.K; của thiếc
C
Sn

=230J/kg.K
Đáp án : m
Al
=31,98g
m
Sn
=168,02g
Bài 3: Một khối sắt có khối lượng m ở nhiệt độ 150
o
C khi thả vào 1 bình
nước thì làm nhiệt độ nước tăng lên từ 20
o

C đến 60
o
C. Thả tiếp vào nước khối
sắt thứ 2 có khối lượng
2
m
ở 100
o
C thì nhiệt độ sau cùng của nước là bao nhiêu?
Coi như chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa các khối sắt và nước ?
Đáp án : 65,3
o

C
Bài 4: Dùng một nhiệt kế người ta đo liên tiếp nhiệt độ của 1 chất lỏng
trong 2 bình nhiệt lượng kế. Số chỉ của nhiệt lượng kế lần lượt là (80
o
C;16
o
C);
(78
o
C; 19
o
C).

a. Tìm số chỉ của nhiệt lượng kế trong lượt đo kế tiếp.
b. Tìm số chỉ của nhiệt lượng kế sau rất nhiều lần đo.
Đáp số :
a.76.2
o
C và 21.7
o
C
b.54,4
o
C
Bài 5: Hãy nêu phương án làm thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của 1

chất lỏng bằng các dụng cụ và vật liệu sau: Cân, bộ quả cân; nhiệt lượng kế (đã
biết nhiệt dung riêng c
k
); bình đun; bếp điện; nhiệt kế; nước (biết nhiệt dung
riêng c
n
) đựng trong ca. Biết các chất lỏng không gây một tác dụng hoá học nào
trong suốt thời gian thí nghiệm.
IV.KẾT QUẢ ĐỐI CHỨNG.
Sau khi thực hiện đề tài này tôi tiến hành kiểm tra các em có đề bài như sau:
18
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

Thả một miếng đồng có khối lượng 500 gam ở nhiệt độ 100
o
C vào 2,5 lít
nước . Sau một thời gian nhiệt độ cân bằng nhiệt của hệ là 16
o
C. Tính:
a. Độ tăng nhiệt độ của nước? Cho nhiệt dung riêng của đồng là 380
J/Kg.K và của nước là 4200 J/Kg.K
b. Nhiệt độ ban đầu của nước?
( Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình đựng nước và với môi trường xung
quanh).
Kết Quả Khảo Sát:

Điểm 9- 10 có số lượng : 17 đạt tỉ lệ : 22,08%
Điểm 7- 8,5 có số lượng : 33 đạt tỉ lệ : 42,86%
Điểm 5- 6,5 có số lượng : 20 đạt tỉ lệ : 25,97%
Điểm dưới TB có số lượng : 7 đạt tỉ lệ : 9,09%
Hiệu Quả :
+So với trước khi thực hiện đề tài thì số học sinh đạt điểm từ 7 - 10 tăng lên,
số học sinh đạt điểm dưới trung bình giảm đi. Điều này cho biết học sinh đã nắm
chắc được phương pháp giải bài tập.
+Đề tài này đã áp dung được phổ biến đối với các em học sinh khối 8.
+Đề tài này đã góp một phần nâng cao và mở rộng kiến thức cho học sinh
tuỳ theo mức độ tiếp thu của học sinh.
+Giúp học sinh phát triển năng lực tư duy, sáng tạo, độc lập suy nghĩ và tạo

niềm say mê học môn Vật lí.
V.BÀI HỌC KINH NGHIỆM.
1.Bản thân tôi phải nỗ lực tìm tòi, phân loại và phát triển các dạng bài tập,
đồng thời tích cực học hỏi đồng nghiệp để tích luỹ thêm dần về chuyên môn,
nghiệp vụ sư phạm.
2. Đọc, nghiên cứu các tài liệu để thu nhận các phương pháp truyền thụ kiến
thức cho phù hợp với từng đối tượng học sinh : từ dễ đến khó, từ đơn giản đến
phức tạp, từ cụ thể đến trừu tượng.
3. Rèn luyện kĩ năng trình bày ngắn gọn, rõ ràng, đầy đủ, dễ hiểu và có tính
thuyết phục.
19
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài

4. Phải thường xuyên kiểm tra kĩ năng giải bài tập của học sinh thông qua
nhiều hình thức : kiểm tra bài cũ, giải bài tập vận dụng, kiểm tra vở bài tập của
học sinh, giao thêm các bài tập tham khảo, …
VI. NHỮNG KIẾN NGHỊ, ĐỀ NGHỊ.
1. Phòng Giáo dục & Đào tạo cần có kế hoạch bồi dưỡng giáo viên dều đặn,
toàn diện và thực tế hơn. Tạo điiêù kiện cho giáo viên được học tập, trao đổi,
giải thích những khó khăn, vướng mắc trong quá trình giảng dạy.
2. Cấp tài liệu tham khảo, tạp chí cần thực hiện thường xuyên hàng tuần,
hàng tháng.
3. Phòng Giáo dục & Đào tạo cần tiếp tục duy trì kì thi chọn học sinh mở
rộng cho khối 8 để tạo nguồn cho đội tuyển khối 9 đi thi tỉnh nhưng phải có
hướng chỉ đạo cho các trường có hình thức tuyên dương, khen thưởng cho học

sinh đạt kết quả cao trong kì thi chọn đội tuyển mở rộng.Được như vậy thì
phong trào thi đua dạy và học của huyện nhà sẽ ngày càng được phát triển và
không ngừng nâng cao.
20
Sáng kiến kinh nghiệm Nguyễn Khắc Hoài


PHẦN 3 : KẾT LUẬN
Tuy đề tài đề cập đến một vấn đề trong phạm vi hẹp, nhưng nó đã có tác
dụng thiết thực đối với học sinh. Mặc dù khi thực hiện đề tài này bản thân tôi đã
làm việc hết sức nghiêm túc song trình độ và năng lực của bản thân còn hạn chế
nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế về kiến thức và phương pháp.

Tôi rất mong hội đồng khoa học các cấp xem xét, giúp đỡ, chỉ dẫn để bản thân
tôi ngày càng tiến bộ hơn về chuyên môn và nghiệp vụ.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Tác giả

Nguyễn Khắc Hoài
Ý KIẾN NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA
HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
21