Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài toán nhiệt học môn vật lý 8 ở trường THCS điền lư

I. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Vật lý là một khoa học thực hành có rất nhiều phân môn trong đó có phần
nhiệt học. Đi đôi với việc dạy học thực hành, trắc nghiệm khách quan, vấn đề giải
bài toán nhiệt ở cấp cơ sở cũng phải được rèn luyện và nâng cao. Trong quá trình
giảng dạy cũng như bồi dưỡng học sinh, tôi thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó
khăn trong việc giải bài toán nhiệt.
Trong hệ thống kiến thức vật lí THCS chương trình vật lí lớp 8 có vị trí đặc
biệt, nó có nhiệm vụ hoàn thiện được chương trình vật lí THCS. Như ta đã biết
trong môn vật lí khối THCS được chia ra làm bốn phần là: Cơ, nhiệt, điện, quang
và trong đó phần nhiệt học là một mảng quan trọng mà thuần tuý lý thuyết thì
không thể có được thành quả cao trong việc dạy và học. Vì vậy việc nghiên cứu
giải các bài tập vật lí là một bộ phận không thể thiếu được trong bộ môn vật lí.
Các bài toán của phần nhiệt nhìn chung là không nhiều dạng, nhưng để có thể
làm được các dạng bài tập nâng cao thì ngoài việc nắm vững kiến thức chung,
bản chất của các hiện tượng vật lí các em phải có nền tảng kiến thức toán học
vững vàng đặc biệt là: giải được các phương trình và hệ phương trình một cách
thành thạo.
Do đó, để nhằm giúp cho các em nắm chắc hơn kiến thức, hiểu sâu hơn về bản
chất và hiện tượng vật lí trong tự nhiên và đặc biệt giúp cho các em học sinh giỏi
có thể làm tốt được các bài tập của dạng này. Cùng với việc nghiên cứu tài liệu và
một số Đề thi học sinh giỏi các cấp, tôi đúc rút ra được một số kinh nghiệm và
đã áp dụng vào việc giảng dạy học sinh cũng như dạy đội tuyển học sinh giỏi của
trường, thấy học sinh tiếp thu và khả năng suy luận giải toán nhiệt tốt. Vì vậy tôi
viết sáng kiến: "Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh giải bài toán nhiệt
học môn Vật lí 8 ở trường trung học cơ sở Điền Lư".
2. Mục đích nghiên cứu
Bài toán phần nhiệt học đối với chương trình sách giáo khoa nhìn chung là
không khó, nhưng đối với các em trong đội tuyển học sinh giỏi thì bài toán của
phần nhiệt học được mở rông hơn trong sách giáo khoa rất nhiều. Chính vì thế
mà các em cần được trang bị thêm các kiến thức nâng cao của phần này nhằm

giúp các em có thể hiểu một cách sâu sắc hơn. Vì vậy, qua sáng kiến kinh nghiệm
này giúp học sinh trung học cơ sở hiểu và nắm được phương pháp luận để giải
bài toán nhiệt một cách chính xác và thuận tiện.
3. Đối tượng nghiên cứu
Các dạng bài tập thuộc chương II: Nhiệt học - Vật lí 8
4.Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu và làm sáng kiến này tôi đã sử dụng các phương
pháp nghiên cứu sau đây:
1


4.1. Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết
Trong quá trình làm sáng kiến tôi có tham khảo các tài liệu bồi dưỡng và
nâng cao vật lý (Trình bày cuối sáng kiến).
4.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin
Trong quá trình giảng dạy và tự bồi dưỡng kiến thức tôi nhận thấy có rất
nhiều sách nâng cao, các bài tập có trong sách là các bài tập thuộc nhiều thể loại
khác nhau nhưng lại không theo hệ thống, không phân loại rõ ràng. Vì vậy tự
nghiên cứu và giải các bài tập gặp rất nhiều khó khăn
Ngoài ra việc tự bồi dưỡng nâng cao kiến thức của học sinh khi tham khảo
sách cũng chưa đạt hiệu quả cao. Do vậy tôi cho rằng cần phải có phương pháp
giải chung cho một loại toán, loại bài tập để giúp người dạy cũng như người học
có định hướng giải nhanh mà không phải tư duy nhiều.
4.3. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
Với phương pháp này tôi có thể tiến hành dưới dạng kiểm tra với mục đích
nắm bắt sự nhận thức kiến thức của học sinh và kỹ năng giải bài tập
II. Nội dung của sáng kiến
1. Cơ sở lý luận
Để học tốt môn vật lí đạt kết quả cao thì ngoài việc nắm vững lý thuyết cần
phải có kỹ năng vận dụng và ứng dụng lý thuyết vào giải bài tập một cách thành

thạo, nhưng để giải bài tập thành thạo thì việc định hướng phân loại bài tập là vô
cùng cần thiết đối với học sinh trung bình cũng như học sinh giỏi vật lí THCS.
Chính vì vậy, bài tập vật lý đóng một vai trò hết sức quan trọng, để hướng
dẫn học sinh làm bài tập vật lý đạt hiệu quả đòi hỏi người giáo viên phải không
ngừng đầu tư, sáng tạo, tìm tòi phương pháp phù hợp. Bài tập vật lý sẽ giúp các
em hiểu sâu hơn những qui luật, hiện tượng vật lý, đặc biệt thông qua việc giải
các bài tập nhiệt học sẽ giúp học sinh hiểu được các hiện tượng trong tự nhiên.
Thông qua các bài tập vật lý tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt các
kiến thức đã học, làm cho các kiến thức đó trở nên sâu sắc và trở thành vốn riêng
của học sinh. Khi giải các bài tập học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như
so sánh, phân tích, tổng hợp…Nên bài tập vật lý gây hứng thú cho học sinh.
2.Thực trạng của vấn đề
Những bài toán phần nhiệt học lớp 8 được gói gọn ở chương II nhiệt học.
Mặc dù các em đã học phần nhiệt ở năm lớp 6, nhưng chỉ là những khái niệm cơ
bản. Trong khi đó phân phối chương trình vật lý lớp 8 không có nhiều thời lượng
cho việc làm bài tập mà trong sách bài tập lại có rất nhiều bài tập về nhiệt học.
Qua thực tế giảng dạy trên lớp, khi gặp bài tập về nhiệt học học sinh thường
lúng túng, không hiểu được yêu cầu cơ bản của bài toán nên dẫn đến không có
phương pháp giải. Theo tôi nguyên nhân của thực trạng này được thể hiện ở một
số điểm sau:
2


+ Học sinh chưa có kiến thức về toán học liên quan đó là: giải được các
phương trình và hệ phương trình một cách thành thạo hoặc có em có kiến thức
cơ bản nhưng khi vận dụng sang vật lý thì không vận dụng được hoặc vận dụng
không hợp lý.
+ Kĩ năng phân tích, tóm tắt bài toán của học sinh còn hạn chế từ việc
không nắm vững lý thuyết (Vật nào thu nhiệt, vật nào tỏa nhiệt).
+ Học sinh chưa nắm sâu sắc được mối quan hệ cơ bản giữa các đại lượng

vật lý cơ bản trong bài toán.
+ Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết,
chưa biến đổi được một số công thức, hay phương pháp giải một bài toán vật
lý.
+ Thông thường giáo viên vẫn hay ra đề cho học sinh dạng bài tập về nhiệt
học nhưng không ra theo dạng, chủ đề nên học sinh không rèn luyện được tư duy
phân tích, tổng hợp, nhận dạng bài toán và dẫn đến học sinh chưa có tư duy logic
Trong khi đó hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại sách bài tập năng
cao nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh nhưng qua tham khảo một số
sách tôi nhận thấy, đa phần các sách này đều đưa ra các bài tập cụ thể và hướng
dẫn giải nhưng chưa phân loại các dạng bài tập cụ thể. Chính vì vậy, trong quá
trình giảng dạy các giáo viên mất rất nhiều thời gian cho việc đầu tư trong một
tiết dạy, còn học sinh làm bài tập một cách tràn lan và làm bài nào biết bài đó,
không có phương pháp giải chung nên kết quả học tập chưa đạt hiệu quả cao.
Việc học tập trở nên khó khăn hơn và gây cho các em nản chí khi muốn tự nâng
cao kiến thức.
Trước đây (trước năm học 2012 - 2013) khi chưa vận dụng sáng này vào
dạy học tự chọn và bồi dưỡng học sinh khá giỏi lớp8, 9, tôi có ra đề khảo sát học
lực của học sinh ở 2 dạng bài tập như sáng kiến này. Kết quả thu được như sau:
Bảng 1
Năm học

Tổng số HS

2010-2011

80

2011-2012

84

XL giỏi
SL
%

2
3

2,5
3,6

XL khá
SL %

XL TB
SL %

25

45

56,

46

5
54,

26

31
31

XL Yếu
SL
%

8

10,

9

0
10,

7

7

Trước khi vận dụng sáng kiến này thì kết quả thi học sinh giỏi các cấp còn
thấp. Cụ thể:
Bảng 2
Năm học
2010-2011

Giải thi cấp Huyện
2

Giải thi cấp Tỉnh
0

3


2011-2012

3

0

Sáng kiến này xin góp một phần nhỏ để giải quyết thực trạng trên qua việc
đề cập đến cách giải các dạng bài tập về nhiệt học trong chương trình vật lý 8
THCS: Sự trao đổi nhiệt giữa các vật, sự chuyển thể của chất. Trong từng phần
có đưa ra một số kiến thức cơ bản liên quan phục vụ cho việc giải bài tập, trong
từng dạng có đưa ra các bài tập phát triển nhằm củng cố và kích thích tư duy cho
học sinh.
3. Giải pháp và tổ chức thực hiện
Để khắc phục khó khăn đã nêu ở trên, tôi đã đưa ra một số giải pháp cần
thiết cho học sinh bước đầu có một phương pháp cơ bản để giải loại bài toán
nhiệt học lớp 8 được tốt hơn như sau:
3.1. Trang bị kiến thức
1. Nhiệt chỉ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp và
ngừng truyền nhiệt khi nhiệt độ hai vật bằng nhau và bằng nhiệt độ cân bằng của
hệ.
2. Phương trình cân bằng nhiệt là :

QToả = QThu

3. Nhiệt lượng thu vào hay toả ra :

Q = mc ∆ t

4. Khi nóng chảy hay đông đặc thì nhiệt độ của vật không thay đổi. Nhiệt
lượng thu vào khi nóng chảy hay toả ra khi đông đặc ở nhiệt độ đó là: Q = λ m
5. Khi hoá hơi hay ngưng tụ quá trình trao đổi nhiệt vẫn xảy ra. Nhiệt
lượng thu vào khi hóa hơi hay toả ra khi ngưng tụ là: Q = L.m
Qi

6. Hiệu suất sử dụng nhiệt : H = QTp 100%
3.2. Cách suy luận để giải một bài toán nhiệt
1. Bước 1 :
Xác định nhiệt độ của hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt
- Hỗn hợp gồm lỏng + rắn thì nhiệt độ của hỗn hợp chính là nhiệt độ nóng
chảy
- Hỗn hợp gồm lỏng + hơi thì nhiệt độ của hỗn hợp chính là nhiệt độ sôi
- Có khi phải suy luận để xác định nhiệt độ của hỗn hợp
2. Bước 2:
Căn cứ nhiệt độ của hỗn hợp, xác định những vật thu nhiệt, những vật toả
nhiệt để viết các biểu thức tính Qthu ,Qtoả
3. Bước 3:

4


Tính tổng các nhiệt lượng thu vào hay toả ra để thực hiện phương trình cân
bằng nhiệt Qtoả = Qthu
3.3. Phân dạng bài tập:
Bài tập về “ nhiệt học” có rất nhiều loại, nhưng cụ thể có thể chia bài tập

ở phần này thành hai dạng cơ bản là: Trao đổi nhiệt giữa các vật và sự chuyển
thể của các chất.
Sau đây là một số bài tập tham khảo
* Bài toán dạng 1: Sự trao đổi nhiệt giữa các vật
Bài toán 1:
Có hai bình cách nhiệt. Bình thứ nhất chứa m 1 = 2kg nước ở t1 = 200c,
bình thứ hai chứa m2 = 4kg nước ở t2 = 600c. Người ta rót một lượng nước m từ
bình thứ nhất sang bình thứ hai. Sau khi có cân bằng nhiệt ở bình thứ hai, người
ta lại rót một lượng nước m như thế từ bình thứ hai sang bình thứ nhất. Nhiệt
độ cân bằng ở bình thứ nhất lúc này là t1' = 21,950c .
a. Tính lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng t'2 ở bình thứ
hai.
b. Nếu tiếp tục làm như thế với lần thứ hai. Tìm nhiệt độ cân bằng ở mỗi
bình. (Trích đề thi học sinh giỏi huyện lớp 9 Huyện Bá Thước năm học 2014)
Phân tích :
a. Rót một lượng nước m từ bình thứ nhất sang bình thứ hai thì:
+ m kg nước ở 200c thu nhiệt, m2 kg nước ở bình thứ hai toả nhiệt
+ Bình thứ nhất còn khối lượng là: (2-m) kg nước ở 200c.
Bình thứ hai khi cân bằng có khối lượng là: (4+m) kg nước ở t2' > t1
+ Khi rót m kg nước từ bình 2 sang bình 1: m kg nước ở t2' toả nhiệt
(2-m ) kg nước ở 200c thu nhiệt.
b. Khi tìm được m và t2' ở câu a, khi đó khối lượng nước ở hai bình có số
đo như ban đầu :
+ Rót m kg nước từ bình 1 sang bình 2: m kg nước ở t 1' thu nhiệt, 4kg
nước ở t2' toả nhiệt. Nhiệt độ chung của hỗn hợp là t2''. Ta tính được t2''
+ Rót m kg nước từ bình 2 sang bình 1: m kg nước ở t 2'' toả nhiệt, (2-m )
kg nước ở t1' thu nhiệt. Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp là t1''. Ta tính được t1''
Giải :
a. Rót lượng nước m kg từ bình 1 sang bình 2 :
Gọi nhiệt độ khi cân bằng ở bình 2 lúc đó là t2' ( 200c < t2’ < 600c )

m kg nước ở 200c nóng lên đến t2' thu nhiệt:
5


QThu= m.c. ∆ t = mc(t2'-20)

(J)

Nhiệt lượng 4kg nước ở 600c toả ra để hạ xuống t2'
QToả = m.c. ∆ t = 4.c.(60-t2') ( J )
QToả = QThu . Nên ta có:
4.c.(60-t2') = m.c.(t2'-20)
⇒ t2' =

240 + 20m
m+4

(*)

Khi rót lượng nước m kg từ bình 2 sang bình 1:
m kg nước ở t'2 toả nhiệt để hạ nhiệt độ xuống t1' = 21,950c
QToả = m.c. ∆ t = m.c . (t2' - t1' ) = m.c.(

240 + 20m
- 21,95 ) ( J )
m+4

Lượng nước lúc này ở bình 1 là (2-m ) kg thu nhiệt:
QThu = m c. ∆ t = (2-m).c.(t1'-t1) = (2-m).c. ( 21,95 – 20 ) ( J )
Vì : QToả = QThu . Nên ta có:

m.c.(

240 + 20m
- 21,95 ) = ( 2 – m ).c.( 21,95 - 20 )
m+4

m.(240 + 20m - 21,95m - 87,8 ) = 1,95.( 2 - m ).( m + 4 )
152,2m - 1,95m2 = 15,6 - 3,9m - 1,95m2
156,1m = 15,6

⇒

m = 0,1kg = 100g

Thay m = 0,1kg vào (*) ta có :
t2' =

240 + 20.0,1
0,1 + 4

⇒

t2' = 590c

b. Rót lượng nước m = 0,1kg ở t 1' = 21,950c từ bình 1 sang 4kg nước ở
nhiệt độ t2' =590c ở bình 2 thì: m kg nước thu nhiệt để tăng nhiệt độ lên đến t2''
QThu = m.c. ∆ t = 0,1.c.( t2'' - 21,95 )

(J)

Nhiệt lượng 4kg nước toả nhiệt để hạ nhiệt độ xuống t2''
QToả = 4.c.( 59 - t2'' ) ( J )

.

Vì : QToả = QThu. Nên ta có :
0,1.c.( t2'' - 21,95 ) = 4.c.( 59 - t2'' )
0,1t2'' - 2,195 = 236 - 4t2''
4,1t2'' = 238,195

⇒

t2'' = 580c

Rót lượng nước m = 0,1kg từ bình 2 sang bình 1
0,1kg nước ở t2'' = 580c toả nhiệt xuống nhiệt độ t1''

6


QToả = .m.c. ∆ t = 0,1.c .( 58 - t1'' ) ( J )
(2 - 0,1) k g = 1,9kg nước ở bình 1 thu nhiệt :
QThu = m.c. ∆ t = 1,9.c.( t1'' - 21,95 ) ( J )
Vì : QToả = QThu . Nên ta có:
0,1.c.( 58 - t1'' ) = 1,9.c.( t1'' - 21,95 )
5,8 - 0,1t1'' = 1,9t1'' - 41,7
2t1'' = 47,5

⇒

t1’’ = 23,750c

Bàn luận: Bài toán trên tuy không khó, nhưng đòi hỏi học sinh phải có sự
tư duy, logic cao. Khi giải thông thường các em thấy bối rối khi tìm được t2' thì
có ẩn m đang cần tìm. Do đó cần tính m trước rồi tính t2' sau, bài toán này có
thể mở rộng bằng bài toán 3.
Bài toán 2:
Người ta đổ vào hai bình nhiệt lượng kế, mỗi bình 200 g nước, nhưng ở
các nhiệt độ 300C và 400C. Từ bình “nóng” hơn người ta lấy ra 50 g nước, đổ
sang bình “lạnh” hơn, rồi khuấy đều. Sau đó, từ bình “lạnh” hơn lại lấy ra 50 g,
đổ sang bình “nóng” hơn, rồi lại khuấy đều. Hỏi phải bao nhiêu lần công việc đổ
đi, đổ lại như thế với cùng 50 g nước để hiệu nhiệt độ trong hai bình nhiệt lượng
kế nhỏ hơn 10C? Bỏ qua trao đổi nhiệt với cốc, môi trường và hai bình nhiệt
lượng kế. (Trích đề thi HSG lớp 9 Tỉnh Thanh Hóa 2014)
Phân tích:
+ Giáo viên yêu cầu học sinh tự tóm tắt đề bài.
+ Giáo viên nhấn mạnh cho học sinh là nước ở bình “lạnh” là thu nhiệt
còn nước ở bình “nóng” là tỏa nhiệt.
+ Sau mỗi lần đổ đi, đổ lại, hiệu nhiệt độ của hai bình: t2 – t1 yêu cầu bài
toán tìm số lần đổ để: t2 – t1 < 1.
Giải:
Gọi nhiệt độ ban đầu của bình nhiệt lượng kế “nóng” và “lạnh” lần lượt là
T và t.
Nhiệt độ t1 của bình “lạnh” sau khi chuyển lượng nước ∆ m từ bình
“nóng” sang. Ta có phương trình cân bằng nhiệt là: Cm(t 1 – t) = C ∆ m(T – t1).
Trong đó m là khối nước ban đầu, C là nhiệt dung riêng của nước.
Từ đó suy ra: t1 =

mt + ΔmT
kT + t

Δm
=
< 1)
. (Với k =
m + Δm
k+1
m

Tương tự nhiệt độ t2 của bình "nóng" sau khi chuyển một lượng nước Δm
từ bình "lạnh" sang. Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
C(m - Δm )(T – t2) = C Δm (t2 – t1)

7


Suy ra: t2 =

(m - Δm)T + Δmt1
kt + T
= kt1 + (1 - k)T =
m
k+1

Như vậy sau mỗi lần đổ đi, đổ lại, hiệu nhiệt độ của hai bình là:
t2 – t1 = (T - t)

1-k
1+k

(1 - k) 2

1-k
Tương tự sau lần đổ thứ hai : t4 – t3 = (t2 – t1)
= (T - t)
(1)
1+k
(1 + k) 2

Như vậy sau mỗi lần đổ đi, đổ lại thì hiệu nhiệt độ hai bình thay đổi

1-k
1+k

lần.
Thay số: T – t = 100C; k = 0,25;

1-k
= 0,6.
1+k

Từ (1) ta có bảng giá trị sau dưới đây. Vậy ta phải thực hiện ít nhất là 5
lần.
Lần đổ đi, đổ
lại
1
2
3
4
5

Hiệu nhiệt độ hai

bình
60C
3,60C
2,160C
1,30C
0,780C

Bàn luận: Đây là bài toán khó, có thể có nhiều cách giải khác nhau
nhưng theo tôi cách giải trên là phù hợp nhất, nó giúp học sinh không phải giải
các phương trình phức tạp.
Bài toán 3:
Có hai bình cách nhiệt. Bình một chứa m 1= 4kg nước ở nhiệt độ t 1= 200C ;
bình hai chứa m2= 8kg nước ở t2= 400C. Người ta trút một lượng nước m từ bình
hai sang bình một, sau khi nhiệt độ bình một đã ổn định người ta lại trút một
lượng nước m từ bình một sang bình hai. Nhiệt độ của bình hai khi cân bằng
nhiệt là t’2= 380C. Tính lượng nước m đã trút và nhiệt độ t 1’0C ở bình một lúc cân
bằng.
Phân tích:
+ Giáo viên yêu cầu học sinh tự tóm tắt đề bài.
Đối với bài toán này giáo viên cần giúp học sinh một số điểm sau:
+ Khi đổ nước của hai bình với nhau thì nước của bình 2 sẽ tỏa nhiệt còn
nước của bình 1 sẽ thu nhiệt
+ Khi trút lần thứ hai thì trong bình 2 lượng nước chỉ còn (m 2 – m) kg vì đã
trút một lượng nước m sang bình 1.
8


Giải:
* Khi trút một lượng nước m từ bình 2 sang bình 1 thì:
Nhiệt lượng mà m kg nước ở bình hai tỏa ra để hạ nhiệt độ từ t 2= 400C

xuống t1’0C là:
Q2 = mC(t2 – t’1) = mC(40 – t’1)
Nhiệt lượng mà bình một thu vào để tăng nhiệt độ từ t1 = 200C lên t’10C là:
Q1 = m1C(t’1 – t1) = 4C(t’1 - 20)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:
Q2 = Q1
⇔ m(40 – t’1) = 4(t’1 - 20)

(1)

* Khi trút một lượng nước m từ bình một sang bình hai thì:
Nhiệt lượng mà m kg nước ở bình một thu vào để tăng nhiệt độ từ t’ 10C lên
t’20C là:
Q’1 = mC(t’2 – t’1) = mC(38 – t’1)
Nhiệt lượng mà (m2 – m) của bình hai tỏa ra để hạ từ t2 xuống t’2 là:
Q’2 = (m2 – m)C(t2 – t’2) = (8 – m)C(40 - 38).
⇔ Q’2 = 2C(8 – m)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q’2 = Q’1
⇔ 2(8 – m) = m(38 – t’1)

(2)

Giải (1) và (2) ta có: m= 1kg ; t’1= 240C
Bài toán 4:
Một bếp dầu đun 1 lít nước trong một ấm nhôm khối lượng m 2 =
300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2
lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi. Cho nhiệt dung riêng của
nước C1 = 4200 J/ kg.k, của nhôm c2 = 880 J/ kg.k. Biết nhiệt do bếp dầu cung
cấp một cách đều đặn.
Phân tích:

+ Nhiệt lượng thu vào: Ấm thu nhiệt để nóng đến 1000 C
Nước thu vào để nóng đến 1000 C
+ Nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng do bếp toả ra.
+ Bếp toả nhiệt đều đặn cho nên nhiệt lượng do bếp toả ra tỉ lệ thuận với
thời gian:
QToả = k.t
Giải:

9


Bếp toả nhiệt đều đặn nên nhiệt lượng do bếp toả ra tỉ lệ thuận với thời
gian đun. Ta có:
QToả = k.t
Lần I: Đun 1 lít nước. Nhiệt lượng bếp toả ra là: QToả1 = kt1 ( J )
Nhiệt lượng nước thu vào để nóng lên đến 1000 C
Q1 = m1.c1. ∆ t ( J )
Nhiệt lượng ấm thu vào để nóng lên đến 1000 C
Q2 = m2.c2. ∆ t ( J )
Nhiệt lượng thu vào khi đun lần I là:

QThu1 = Q1 + Q2
= ( m1.c1 + m2.c2 ). ∆ t

Nhiệt lượng toả ra bằng nhiệt lượng thu vào nên ta có
kt1 = ( m1.c1 + m2.c2 ). ∆ t

(1)

Lần II: Đun 2 lít nước. Nhiệt lượng do bếp toả ra là: QToả2 = kt2 ( J )

Nhiệt lượng nước thu vào để nóng lên đến 1000 C
Q3 = m3.c1. ∆ t ( J )
Nhiệt lượng ấm thu vào để nóng lên đến 1000 C
Q4 = Q2 = m2.c2. ∆ t ( J )
Nhiệt lượng thu vào khi đun lần II là:

QThu2 = Q3 + Q4
= ( m3.c1 + m2.c2 ). ∆ t

Nhiệt lượng toả ra bằng nhiệt lượng thu vào nên ta có
kt2 = ( m3.c1 + m2.c2 ). ∆ t

(2)

Chia vế cho vế ( 1 ) và ( 2 ) ta có:
m1.c1 + m2 .c2
m1.c1 + m.c2
t1
=
=
t2
m3 .c1 + m2 .c2
2m.c1 + m2 .c2
t2
2m1.c1 + m2 .c2
m.c1
=
=
1+
=(1+

t1
m1.c1 + m2 .c2
m.c + m.c2

1.4200
).10
1.4200 + 0,3.880

t2 = 19,4 ( phút )
Bài toán 5:
Có hai bình cách nhiệt đựng cùng một chất lỏng. Một học sinh lần lượt
múc từng ca chất lỏng ở bình một đổ vào bình hai và ghi lại nhiệt độ khi cân bằng
sau mỗi lần đổ là: t1= 100C, t2= 17,50C, t3 (bỏ sót không ghi), t4= 250C. Hãy tìm
nhiệt độ t3 đã bỏ sót và nhiệt độ ban đầu của bình một. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt
giữa chất lỏng với ca, ca và môi trường bên ngoài.
Phân tích:

10


+ Giáo viên yêu cầu học sinh tự tóm tắt đề bài.
+ Giáo viên nhấn mạnh cho học sinh là nước ở bình 1 là tỏa nhiệt còn nước
ở bình 2 là thu nhiệt.
Giải:
Gọi khối lượng của mỗi ca chất lỏng trong bình một là m0
Khối lượng của chất lỏng trong bình hai là m
Nhiệt dung riêng của chất lỏng là C
Sau khi đổ lần 1, khối lượng chất lỏng trong bình 2 là (m+m 0) và có nhiệt
độ là t1= 100C
Sau khi đổ lần 2, phương trình cân bằng nhiệt của bình 2 là:

m0C(t01 – t2) = (m+m0)C(t2 - t1)

(1)

Sau khi đổ lần 3, ta có thể coi hai ca có khối lượng 2m0 tỏa nhiệt cho
(m +m0) thu nhiệt:
2m0C(t01 – t3) = (m+m0)C(t3 - t1)

(2)

Sau khi đổ lần 4, ta có thể coi ba ca có khối lượng 3m0 tỏa nhiệt cho
(m +m0) thu nhiệt:
3m0C(t01 – t4) = (m+m0)C(t4 - t1)

(3)

Từ (1) và (3) ta có:
t 01 − t 2
t − 17,5 17,5 − 10
t −t
=
= 2 1 ⇔ 01
3(t01 − 25) 25 − 10
3(t 01 − t 4 ) t 4 − t1

⇒ t01 = 400C
Từ (1) và (2) ta có:
t 01 − t 2
t −t
40 − 17,5 17,5 − 10

= 2 1 ⇔
=
2(t 01 − t3 ) t3 − t1
2(40 − t3 )
t3 − 10

⇒ t3 = 220C
Vậy nhiệt độ ban đầu của chất lỏng ở bình 1 là 400C, nhiệt độ của chất lỏng
ở bình hai của lần bỏ sót là 220C.
Bàn luận: Đây là bài toán khó, có thể có nhiều cách giải khác nhau nhưng
theo tôi cách giải trên là phù hợp nhất, nó giúp học sinh không phải giải các hệ
phương trình rất phức tạp mà các cách giải khác không làm được điều này.
* Bài toán dạng 2: Sự chuyển thể của vật
Bài toán 6 :

11


Người ta cần có một bồn nước thể tích V =100 lít ở nhiệt độ 40 0C bằng
cách trộn nước có nhiệt độ ở t 1 = 900C với băng có nhiệt độ t 2= - 100C. Hãy
xác định khối lượng băng đã bỏ vào bồn. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bồn.
Phân tích :
+ Nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt là 400C .
+ Nước ở t1 = 900C toả nhiệt
+ Băng ở t2 = - 100C thu nhiệt để thành nước ở 400C thì băng đã thu
nhiệt như sau : - Thu nhiệt để nóng từ -100C đến 00C
- Thu nhiệt để nóng chảy hoàn toàn ở 00C
- Thu nhiệt để nóng từ 00C đến 400C
+ Tổng khối lượng nước và băng là 100kg
Giải

Gọi khối lượng băng cần dùng là m kg thì khối lượng nước phải dùng là
(100 – m ) ( kg)
Nhiệt lượng do nước ở 800C toả ra là :
QToả= mc ∆ t = ( 100 - m ).4200.(90 - 40 ) = 21000000 – 210000m ( J )
Nhiệt lượng thu vào để băng nóng lên từ - 100C đến 00C là:
Q1 = mc1 ∆t = m.2100.  0 − ( −10 )  = 21000m ( J )
Nhiệt lượng băng thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 00C là:
Q2= λ m = 3,4.105.m = 340000m ( J )
Nhiệt lượng thu vào để nước nóng lên từ 00C đến 300C là:
Q3 = m.c. ∆ t = m.4200.(40-0 ) = 168000m ( J )
Nhiệt lượng thu vào là:
Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 21000m + 340000m + 168000m = 529000m (J )
Vì: QToả =Qthu . Nên ta có:
21000000 - 210000m = 529000m
739000m = 21000000 ⇒ m = 28,42 ( kg )
Bài toán 7:
Người ta bỏ một cục nước đá khối lượng m 1= 100g vào một nhiệt lượng
kế bằng đồng có khối lượng m2= 125g thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế và nước
đá là t1= - 200c . Hỏi cần thêm vào nhiệt lượng kế bao nhiêu nước ở t 2 = 200c để
làm tan được một nửa lượng nước đá. Cho nhiệt dung riêng của đồng c 2= 380
J/kgk , của nước đá c1 = 2100J/kgk, của nước c = 4200J/kg, nhiệt nóng chảy
của nước đá λ = 3,34.105 J/kg.
12


Phân tích :
+ Lượng nước đá mới tan được một nửa như vậy trong hỗn hợp vừa có
nước vừa có đá nên nhiệt độ của hỗn hợp là 00c.
+ Nước ở 200c toả nhiệt xuống 00c.
+ Nước đá thu nhiệt từ - 200c đến 00c.

+ Một nửa lượng nước đá ở 00c thu nhiệt để thành nước ở 00c.
+ Nhiệt lượng kế thu nhiệt để từ - 200c lên đến 00c.
Giải:
Gọi khối lượng nước ở 200c là m kg. Nó sẽ toả nhiệt:
QToả = m.c. ∆ t = m.4200.(20-0) = 84000m
Nước đá thu để nóng từ -200c đến 00c là:
Q1 = m1. c1. ∆ t = 0,1.2100. [ 0 − (−20)] = 4200 (J )
Nửa lượng nước đá thu để nóng chảy hoàn toàn ở 00c là:
Q2 = λ .

m1
= 3,34.105.0,05 = 16700 (J )
2

Nhiệt lượng kế thu để từ - 200c đến 00c là:
Q3= m2 c2. ∆ t = 0,125.380. [ 0 − (−20)] = 940 (J )
Nhiệt lượng thu vào là:
QThu = Q1 + Q2 + Q3 = 4200 + 16700 + 940 = 21840 (J )
Vì: QToả = QThu . Nên ta có:
84000m = 21840

⇒ m = 0,264 kg

= 264g

Bài toán 8:
Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m 1 = 2kg một lượng nước m2 =
1kg ở nhiệt độ t2 = 100c. Khi có cân bằng nhiệt, lượng nước đá tăng thêm m ' =
50g. Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước đá
c1 = 2000 J/kgk, của nước c2 = 4200 J/kgk. Nhiệt nóng chảy của nước đá λ =

3,4.105 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với dụng cụ thí nghiệm.
Sau đó người ta cho hơi nước sôi vào bình trong một thời gian sau khi
thiết lập cân bằng nhiệt. Nhiệt độ của nước là 50 0c. Tìm lượng hơi nước đã dẫn
vào. Biết nhiệt hoá hơi của nước L = 2,3.106 J/kg.
Phân tích:
+ Lượng nước rót vào là 1kg mà lượng đá tăng thêm chỉ có m ' = 50g =
0,05kg như vậy trong hỗn hợp vừa có nước vừa có đá cho nên nhiệt độ chung
của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là 00c.

13


+ Nước từ 100c hạ xuống 00c toả nhiệt
+ 0,05 kg nước ở 00c thành đá hoàn toàn ở 00c toả nhiệt.
+ Nước đá từ t10c lên đến 00c thu nhiệt.
+ Khi dẫn m kg hơi nước sôi vào thì
m kg hơi nước ở 1000c thành nước ở 1000c sẽ toả nhiệt
( m + m' ) kg nước đá ở 00c thành đá hoàn toàn ở 00c thu nhiệt
( m1 + m2 ) kg nước từ 00c lên đến 500c thu nhiệt.
Giải:
Gọi nhiệt độ của nước đá là t10 c ( t10 c < 00 c )
2kg nước đá từ t10c lên đến 00c thu nhiệt :
QThu = m1.c1. ∆ t = 2.2000.( 0 - t1 ) = - 4000t1 (J )
1kg nước từ 100 c xuống 00c toả nhiệt:
Q1 = m2. c2. ∆ t = 1.4200 ( 10 - 0 ) =

42000 (J )

0,05kg nước đá ở 00c thành đá hoàn toàn ở 00c toả nhiệt:
Q2 = λ m = 3,4.105.0,05 = 17000

(J)

Nhiệt lượng toả ra: QToả = Q1 + Q2 = 42000 + 17000 = 59000 (J )
Khi cân bằng nhiệt QToả = QThu nên ta có:
59000 = - 4000t1

⇒

t1 = - 14,750c

Khi dẫn hơi nước sôi vào với khối lượng m kg
m kg hơi ở 1000c thành nước ở 1000c toả nhiệt
Q3 = L.m = 2,3.106.m = 2300000m

(J)

m kg nước từ 1000 C nguội xuống 500 C toả nhiệt:
Q4 = m.c2. ∆ t = m.4200. ( 100 - 50 ) = 210000 m ( J )
Nhiệt lượng toả ra:
QToả = Q3 + Q4 = 2300000 m + 210000 m = 2510000 m ( J )
( 2 + 0,05 ) kg = 2,05 kg nước đá ở 00 C thành nước ở thu nhệt:
Q5 = λ m = 3,4.105.2,05 = 697000 ( J )
( 2 +1 ) kg = 3 kg nước từ 00 C nóng lên đến 500 C thu nhiệt:
Q6 = m .c2. ∆ t = 3.4200.( 50 - 0 ) = 630000

(J)

Nhiệt lượng thu vào:
QThu = Q5 + Q6 = 697000 + 630000 = 1327000 ( J )

14


Khi cân bằng nhiệt : QToả = QThu nên ta có:
2510000 m = 1327000 ⇒ m = 0,528 kg = 528g
Bài toán 9:
Đổ 0,5 kg nước ở nhiệt độ t1 = 200 C vào một nhiệt lượng kế, sau đó thả
vào nhiệt lượng kế một cục nước đá có khối lượng 0,5 kg ở nhiệt độ t 2 = -150 C.
Tính lượng nước có trong hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng
của nước c1 = 4200 J/kg.k, của nước đá c2 = 2100 J/kg.k; Nhiệt nóng chảy của
nước đá λ = 3,4.105 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt vơí nhiệt lượng kế và môi
trường bên ngoài.
Phân tích:
Nước trong nhiệt lượng kế có nhiệt độ cao hơn nên tỏa nhiệt, nước đá có
nhiệt độ thấp hơn nên thu nhiệt. Do chưa xác định được nhiệt độ của hỗn hợp
một cách cụ thể nên ta phải xác định bằng cách đánh giá như sau
Giải:
Giả sử nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế hạ xuống đến 0 0c thì nước
toả ra một mhiệt lượng:
QToả = m.c. ∆ t = 0,5.4200 ( 20 - 0 ) = 42000 ( J )
Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng đến 00c:
QThu1 = m2.c2. ∆ t = 0,5.2100. [ 0 − (−15)] = 15750 ( J )
Vì : QToả > QThu1 như vậy nước đá còn tan thành nước ở 00c
Giả sử lượng nước đá tan thành nước hoàn toàn thì nhiệt lượng thu vào là:
QThu2 = λ .m2 = 3,4.105.0,5 = 170000 ( J )
Nhiệt lượng thu vào để nước đá nóng chảy hoàn toàn là:
QThu = QThu1 + QThu2 = 15750 + 170000 = 185750

(J)

Vì : QThu > QToả chứng toả chỉ có một lượng nước đá tan thành nước
Nhiệt lượng làm cho nước đá tan hết ở nhiệt độ nóng chảy là:
Q = QToả - QThu1 = 42000 - 15750 = 26250 ( J )
Lượng nước đá đã tan là:
mt =

Q

26250

= 3,4.105 = 0,077 ( kg )
λ

Khối lượng nước có trong hỗn hợp là:
m = m1 + m = 0,5 + 0,077 = 0,577 ( kg )
4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm:

15


Trên đây là một số bài toán minh họa cho phương pháp bồi dưỡng cho học
sinh về cách giải một số dạng bài tập về nhiệt học mà tôi đã nghiên cứu và áp
dụng sáng kiến kinh nghịêm này trong dạy học tự chọn và bồi dưỡng học sinh
khá giỏi lớp 8, 9 từ năm học 2012 – 2013.
Sau khi dạy xong chủ đề này tôi có khảo sát học lực của học sinh. Kết quả
thu được như sau:
Bảng 3
XL giỏi

XL khá

XL TB

XL yếu

Năm học

Tổng số
HS

SL

%

SL

%

SL

%

SL

%

2012-2013

78

9

11,5

28

36

38

48,7

3

3,8

2013-2014

71

8

11,3

27

38

33

46,5

3

4,2

2014-2015

74

10

13,5

30

40,6

32

43,2

2

2,7

So sánh và đối chứng với kết quả khi chưa vận dụng sáng kiến:
Bảng 1
Năm học

Tổng số HS

2010-2011

80

2011-2012

84

XL giỏi
SL
%

2
3

2,5
3,6

XL khá
SL %

XL TB
SL %

25

45

56,

46

5
54,

26

31
31

XL Yếu
SL
%

8

10,

9

0
10,

7

7

Tôi thấy tỉ lệ xếp loại khá, giỏi tăng; yếu giảm cụ thể là:
Tỉ lệ giỏi tăng: (11,5 + 11,3 + 13,5) : 3 – (2,5 + 3,6) : 2 = 9,1 %
Tỉ lệ khá tăng: (36 + 38 +40,6) : 3 – 31 = 7,2 %
Tỉ lệ yếu giảm: (10 + 10,7) : 2 – (3,8 + 4,2 + 2,7) : 3 = 6,8 %
Kết quả thi học sinh giỏi các cấp ngày càng cao. Cụ thể :
Bảng 4
Năm học

Giải thi cấp Huyện

Giải thi cấp Tỉnh

2012-2013

5

1

2013-2014

6

1

2014-2015
7
1
So sánh và đối chứng với kết quả khi chưa vận dụng sáng kiến:
Bảng 2
Năm học

2010-2011
2011-2012

Giải thi cấp Huyện

Giải thi cấp Tỉnh

2

0

3

0

16


Tôi thấy số học sinh đạt giải cấp huyện, cấp tỉnh đều tăng
Qua việc áp dụng sáng kiến thì tôi nhận thấy rằng đã cơ bản khắc phục
được các nguyên nhân nêu ra ở phần thực trạng:
+ Học sinh đã có kiến thức cơ bản về nhiệt học và toán học và đã biết vận
dụng sang làm bài tập một cách khá thành thạo.
+ Học sinh đã có kĩ năng phân tích, nhận dạng bài toán để làm cơ sở cho
việc giải bài tập.
+ Đa số học sinh đã chủ động khi giải loại toán này, tất cả các em đều cảm
thấy thích thú hơn khi giải một bài toán về nhiệt học lớp 8.
Qua việc làm sáng kiến kinh nghiệm giúp bản thân tôi được nâng cao
chuyên môn nghiệp vụ, đặc biệt là về phương pháp giải bài tập về nhiệt học và
điều đó bản thân nhận thấy qua việc học sinh năm sau nắm hiểu vấn đề tốt hơn

năm trước. Qua đó giúp thầy và trò có những tiền đề nhất định và đặc biệt quan
trọng đối với học sinh khi tiếp tục học phần Nhiệt học ở THPT.
III. Kết luận và đề xuất
1. Kết luận
Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm đòi hỏi phát huy cao độ tính tích
cực, độc lập sáng tạo của học sinh trong quá trình lĩnh hội tri thức. Chính vì vậy
lựa chọn phương pháp dạy học bộ môn vật lí, người giáo viên cần căn cứ vào
phương pháp đặc thù của khoa học lấy hoạt động nhận thức của học sinh làm cơ
sở xuất phát.
Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, được sự quan tâm giúp đỡ của ban giám
hiệu nhà trường cũng như tổ chuyên môn tôi đã thực hiện thành công sáng kiến
kinh nghiệm của mình với mong muốn: Giúp học sinh giỏi phát triển năng lực tư
duy, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo trong việc học tập bộ môn Vật lí. Nhằm nâng cao
chất lượng bộ môn nói riêng, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nói chung.
Tuy nhiên vì điều kiện thời gian, cũng như tình hình thực tế nhận thức của
học sinh ở địa phương nơi tôi công tác và năng lực cá nhân có hạn, nên việc thực
hiện đề tài này chắc hẳn không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong các đồng chí và
các bạn đồng nghiệp, trao đổi và góp ý để giúp tôi hoàn thiện hơn trong chuyên
môn.
2. Đề xuất
Để đạt được hiệu quả cao ngoài phương pháp dạy tốt thì giáo viên phải
thường xuyên nghiên cứu thêm tài liệu. Bên cạnh đó kết hợp với phương tiện dạy
học như máy chiếu, các hình ảnh trực quan … thì bài học sẽ sinh động và gần gũi
với thực tế hơn. Nhờ đó học sinh sẽ lĩnh hội được kiến thức một cách tốt hơn, kết
quả giảng dạy sẽ cao hơn.
Hiện các thiết bị thí nghiệm trong bộ môn vật lí ở nhiều trường học đã hư
hỏng nhiều. Vậy kính mong các cấp lãnh đạo cần trang bị đầy đủ hơn để phục vụ
tốt cho công tác giảng dạy.
17

XÁC NHẬN CỦA
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Bá Thước, ngày 02 tháng 03 năm 2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết,
không sao chép nội dung của người khác.
Người viết

Cao Văn Cường
Một số tài liệu tham khảo:
+ 200 Bài tập vật lý chọn lọc của: Vũ Thanh Khiết - Lê Thị Oanh Nguyễn Phúc Thuần
+ 121 Bài tập vật lý 8 của : Vũ Thanh Khiết- Nguyễn Đức Thâm Lê Thị Oanh - Nguyễn Phúc Thuần - Nguyễn Đức Hiệp
+ Bài tập vật lý 8 nâng cao của: Lê Thanh Hoạch - Nguyễn Cảnh Hoè
+ Bài tập nâng cao vật lý 8 của: Nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2004
+ 500 Bài tập vật lý 8 của : Nguyễn Thanh Hải - Đoàn Văn Lân
+ Nâng cao và phát triển vật lí 8: Bùi Gia Thịnh – Lê Thị Lụa

18


Mục lục
I. Mở đầu ..................................................Trang 1
1. Lí do chọ đề tài .....................................Trang 1
2. Mục đích nghiên cứu...........................Trang 1
3. Đối tượng nghiên cứu .........................Trang 1
4. Phương pháp nghiên cứu.....................Trang 1
II. Nội dung của sáng kiến ........................Trang 2
1. Cơ sở lí luận............................................Trang 2
2. Thực trạng của vấn đề.............................Trang 2,3

3. Giải pháp và tổ chức thực hiện..............Trang 4 đến trang 15
4. Hiệu quả của sáng kiến .........................Trang 15,16
III. Kết luận và đề xuất.................................Trang 17

19