Biết cách dùng các định luật cơ học chất điểm của Newton để xác định áp suất của một phân tử khí tác dụng lên thành bình để từ đó xác định được áp suất của tập hợp N phân tử khí tác dụng lên thành bình.
Biết cách sử dụng phương trình pV = nRT rút ra từ thực nghiệm và phương trình rút ra từ lí thuyết về mô hình động học phân tử khí lí tưởng để rút ra phương trình về mối quan hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối và động năng trung bình của phân tử:
Sử dụng được các phương trình trên giải thích được các ứng dụng đơn giản có liên quan và giải được các bài tập có liên quan.
Nhận biết và phân biệt được hai phương pháp thực nghiệm và mô hình trong vật lí học.

2. Năng lực

Năng lực chung:

Năng lực tự học: Tự chủ và làm việc độc lập tính được giá trị của hằng số k = 1,38.10^–23 J/K.
Năng lực giao tiếp hợp tác: Phối hợp và thảo luận nhóm để thiết lập được biểu thức tính áp lực và áp suất do một phân tử khí khối lượng m chuyển động theo phương Ox tốc độ v_x tác dụng lên một mặt bên của bình.
Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến phương trình trạng thái của khí lí tưởng, đề xuất giải pháp giải quyết.

Năng lực vật lí:

Viết được biểu thức áp suất theo mô hình động học phân tử.
Thiết lập và viết được biểu thức động năng phụ thuộc nhiệt độ.
Nêu được áp suất phân tử lên thành bình tỉ lệ thuận với khối lượng phân tử, mật độ phân tử, trung bình của bình phương tốc độ phân tử.
Vận dụng được công thức áp suất theo mô hình động học phân tử và công thức động năng trung bình của phân tử phụ thuộc nhiệt độ, giải thích được biểu thức liên hệ các thông số trạng thái của quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích.

Năng lực số:

1.1.NC1a: HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV.
1.1.NC1b: Áp dụng được kỹ thuật tìm kiếm để lấy được dữ liệu, thông tin và nội dung trong môi trường số.
2.1.NC1a: Sử dụng được nhiều công nghệ số để tương tác.
2.4.NC1a: Lựa chọn được các công cụ và công nghệ số cho các quá trình hợp tác.
5.2.NC1b: Áp dụng được các công cụ số khác nhau và các giải pháp công nghệ có thể có để giải quyết vấn đề.
6.2.NC1a: Lựa chọn và sử dụng được các công cụ AI phù hợp để nâng cao hiệu suất và giải quyết các vấn đề phức tạp.

3. Phẩm chất

Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thí nghiệm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

SGK, SBT, KHBD Vật lí 12.
Hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình ảnh phân tử khí gây áp suất lên thành bình,…
Máy chiếu, máy tính kết nối Internet (nếu có).
Video AI tạo bằng công cụ AI được dùng để khởi động bài học.
Bộ câu hỏi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz.

2. Đối với học sinh

SGK, SBT Vật lí 12.
Các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: Xác định được vấn đề của bài học này là nghiên cứu đến cơ chế vi mô của áp suất chất khí.

b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về câu hỏi, HS phát biểu ý kiến của bản thân về kiến thức đã học kết hợp với kinh nghiệm thực tế, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học.

c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS và nhu cầu tìm hiểu về các đại lượng liên quan đến áp suất khí,

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy và trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Khởi động (SGK – tr48):

Áp suất khí phụ thuộc như thế nào vào những đại lượng đặc trưng sau đây của phân tử: khối lượng phân tử, tốc độ chuyển động của phân tử, mật độ phân tử, lực liên kết phân tử?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS xem video và suy nghĩ câu trả lời.

- HS thảo luận và suy nghĩ câu trả lời.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi.

Gợi ý trả lời:

+ Phân tử chuyển động với vận tốc càng lớn thì va đập với vỏ bình càng mạnh và áp suất của khí trong bình càng lớn.

+ Khối lượng phân tử càng lớn, số phân tử càng nhiều thì va đập với bình càng nhiều, áp suất càng lớn.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá và kết luận.

[6.2.NC1a: HS sử dụng công cụ AI hoặc sản phẩm số do GV cung cấp để tiếp nhận thông tin, trả lời câu hỏi đơn giản.

2.1.NC1a: HS thực hiện các tương tác cơ bản với học liệu số (xem video, trả lời câu hỏi trên môi trường số).

1.1.NC1a: HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV.]

- GV nhận xét chung và dẫn dắt vào bài học mới: Để tìm hiểu rõ hơn về vấn đề này, chúng ta cùng tìm hiểu trong bài học ngày hôm nay – Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ.

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu áp suất khí do một phân tử khí gây lên thành bình phụ thuộc vận tốc của phân tử

a. Mục tiêu: HS thiết lập được biểu thức tính áp lực và áp suất do một phân tử khí khối lượng m chuyển động theo phương Ox tốc độ v_x tác dụng lên một mặt bên của bình.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về sự phụ thuộc của áp suất do một phân tử khí chuyển động theo một phương lên thành bình.

c. Sản phẩm:

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được tác dụng của một phân tử khí lên thành bình.

- HS hoàn thành phiếu học tập số 1.

…………………………………………..

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

Hoạt động 2. Tìm hiểu áp suất khí do N phân tử khí trong bình gây lên thành bình

a. Mục tiêu: HS thiết lập được biểu thức áp suất theo mô hình động học phân tử.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về áp suất do N phân tử chất khí tác dụng lên thành bình.

c. Sản phẩm: Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được tác dụng của N phân tử khí lên thành bình.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và tìm hiểu về công thức tính áp suất của tập hợp vô cùng lớn N phân tử tác dụng lên thành bình.

- GV yêu cầu HS nêu công thức tính trung bình của các bình phương tốc độ và công thức tính áp suất của khí trong bình tác dụng lên thành bình.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr49)

1. Hãy chứng tỏ hệ thức (12.1) phù hợp với định luật Boyle.

2. Hệ thức (12.2) cho thấy áp suất chất khí tác dụng lên thành bình phụ thuộc vào mật độ phân tử và động năng trung bình của phân tử. Hãy giải thích tại sao.

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về tác dụng của N phân tử khí lên thành bình.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, làm việc theo nhóm và trả lời câu hỏi.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ trước lớp.

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr49)

1. Từ phương trình 12.1 SGK suy ra Khi khối lượng khí không đổi thì N là hằng số, khi nhiệt độ không đổi thì là hằng số, do đó pV = hằng số. Đó chính là định luật Boyle của quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí không đổi.

2. Mật độ phân tử càng lớn thì số các phân tử va chạm vào thành bình càng lớn; động năng phân tử càng lớn thì lực mà mỗi phân tử tác dụng vào thành bình càng lớn. Do đó, khi mật độ phân tử và động năng trung bình của phân tử tăng thì áp suất chất khí tác dụng lên thành bình tăng.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nội dung Tác dụng của N phân tử khí lên thành bình.

- GV chuyển sang nội dung Mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ.

2. Tác dụng của N phân tử khí lên thành bình

- Áp suất chất khí theo mô hình động học phân tử:

Trong đó µ là mật độ phân tử khí (), là trung bình của các bình phương tốc độ phân tử.

Hoạt động 3. Tìm hiểu mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ

a. Mục tiêu: HS thiết lập và viết được biểu thức động năng phụ thuộc nhiệt độ.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ.

c. Sản phẩm:

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ.

- HS hoàn thành Phiếu học tập số 2.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Phương trình Claperon có dạng: ..........................................................

Từ phương trình

Suy ra biểu thức động năng phân tử phụ thuộc nhiệt độ có dạng: ...............................

Hằng số khí lí tưởng R = ...........................

Số Avogadro là N_A = ................................

Giá trị của tỉ số = ....................... đặt giá trị này bằng k gọi là hằng số Boltzmann.

Động năng phân tử phụ thuộc k và T có dạng là: ...................................................

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: HS củng cố những kiến thức, kĩ năng đã học về định luật Charles.

b. Nội dung: GV trình chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời các câu hỏi trắc nghiệm liên quan đến định luật Charles.

c. Sản phẩm học tập: HS đưa ra được các đáp án đúng và chuẩn kiến thức của GV.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức trò chơi trắc nghiệm nhanh trên Quizizz hoặc Kahoot để củng cố toàn bài.

Câu 1: Hằng số Boltzmann có giá trị bằng

A. 1,38.10^-20 J/K.

B. 1,38.10^-22 J/K.

C. 1,38.10^-21 J/K.

D. 1,38.10^-23 J/K.

Câu 2: Một khinh khí cầu có khoang chứa và hành khách với tổng khối lượng là 450 kg. Phần khí cầu chứa 3.10³ m³ không khí. Lấy g = 9,81 m/s². Khi không khí được đốt nóng, nó sẽ dãn nở và một phần bị đẩy ra ngoài qua lỗ thông hơi ở phía trên khí cầu. Coi khí cầu có dạng hình cầu bán kính R khi thực hiện các phép tính. Nhiệt độ tối thiểu mà không khí bên trong khí cầu cần đạt tới để khinh khí cầu rời khỏi mặt đất

A. 234 K.

B. 324 K.

C. 432 K.

D. 423 K.

Câu 3: Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là 3⁰C. Thể tích khí chứa trong mỗi lốp xe là 1,50 m³ và áp suất trong các lốp xe là 3,42.10⁵ Pa. Coi khí trong lốp xe có nhiệt độ như ngoài trời. Số mol khí trong mỗi lốp xe là

A. 164 mol.

B. 64 mol.

C. 246 mol.

D. 48 mol.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây không đúng với nội dung áp suất khí theo mô hình động học phân tử?

A. Chuyển động của phân tử khí trước và sau khi va chạm với thành bình là chuyển động thẳng đều.

B. Độ biến thiên động của phan tử do va chạm với thành bình có độ lớn 2mv.

C. Áp suất chất khí theo mô hình động học phân tử là

D. Các phân tử chuyển động hỗn loạn nên tốc độ của các phân tử không bằng nhau.

Câu 5: Hai bình kín có thể tích bằng nhau đều chứa khí lí tưởng ở cùng một nhiệt độ. Khối lượng khí trong hai bình bằng nhau nhưng khối lượng một phân tử khí của bình 1 lớn gấp hai lần khối lượng một phân tử khí ở bình 2. Áp suất khí ở bình 1

A. bằng áp suất khí ở bình 2.

B. gấp bốn lần áp suất khí ở bình 2.

C. gấp hai lần áp suất khí ở bình 2.

D. bằng một nửa áp suất khí ở bình 2.

- GV sử dụng ứng dụng kenhhoctap.edu.vn để tham khảo và cho học sinh làm trắc nghiệm online.

Link: https://kenhhoctap.edu.vn/bai-tap/trac-nghiem-vat-li-12-ket-noi-bai-12-ap-suat-khi-theo-mo-hinh-dong-hoc-phan-tu-quan-he-giua

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS vận dụng kiến thức đã học và hiểu biết thực tế của bản thân về để trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS lần lượt đưa ra đáp án cho các bài tập: