Giáo án Vật lí 12 chân trời Bài 3: Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 3: NỘI NĂNG. ĐỊNH LUẬT 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Thực hiện thí nghiệm, nêu được: mối liên hệ nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật, định luật 1 của nhiệt động lực học.

• Vận dụng được định luật 1 của nhiệt động lực học trong một số trường hợp đơn giản.

• Nêu được định nghĩa nhiệt dung riêng.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự chủ và tự học: Chủ động, tích cực thực hiện nhiệm vụ học tập, phát triển khả năng tư duy độc lập của HS.

• Năng lực giao tiếp hợp tác: Làm việc nhóm, tích cực tham gia thảo luận nhóm, trao đổi và chia sẻ ý tưởng của nội dung học tập.

• Năng lực giải quyết vấn đề: Đề xuất vấn đề, nêu giả thuyết, lập kế hoạch, sáng tạo nhiều cách để giải quyết các tình huống thực tế liên quan đến nội năng và sự truyền năng lượng nhiệt.

Năng lực vật lí:

• Nêu được khái niệm nội năng.

• Thực hiện được thí nghiệm về mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử tạo nên vật.

• Nêu được các cách làm thay đổi nội năng.

• Nêu được định nghĩa và xác định được giá trị nhiệt lượng, nhiệt dung riêng.

3. Phẩm chất

• Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập vật lí.

• Chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học tập.

• Cẩn thận, chặt chẽ trong suy luận.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

• SGK, SBT, SGV Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.

• Hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình ảnh hơ nóng một khối khí trong ống nghiệm có nút đậy kín, hình ảnh nén khối khí trong xilanh, hình ảnh các thanh thép được đưa ra khỏi khuôn và để nguội trong nhà máy luyện thép,…

• Máy chiếu, máy tính (nếu có).

2. Đối với học sinh:

• SGK, SBT Vật lí 12.

• Các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

• Bộ dụng cụ thí nghiệm minh hoạ mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật (giá đỡ, ống nghiệm, đèn cồn).

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: GV đặt vấn đề theo gợi ý trong SGK và sử dụng thiết bị đa phương tiện có nội dung liên quan đến nội năng để dẫn dắt HS vào bài học.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS hoạt động theo nội dung khởi động trong SGK, thảo luận nguyên nhân xảy ra sự tăng nhiệt độ trong ô tô đóng kín cửa khi để ngoài trời nắng nóng.

c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS và nhu cầu tìm hiểu về nội năng.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh một ô tô đóng kín cửa ở ngoài trời nắng nóng (hình 3.1) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Khởi động (SGK – tr20): Ô tô khi đóng kín cửa để ngoài trời nắng nóng, nhiệt độ không khí trong xe tăng rất cao so với nhiệt độ bên ngoài, làm giảm tuổi thọ của các thiết bị bên trong xe. Nguyên nhân nào gây ra sự tăng nhiệt độ này?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận, nhớ lại kiến thức đã học, suy nghĩ và trả lời câu hỏi.

- GV gợi ý HS liên hệ đến chuyển động của các phân tử.

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

- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày suy nghĩ của mình.

Gợi ý trả lời:

Khi nhiệt độ bên ngoài cao, nhiệt năng truyền từ bên ngoài vào trong xe, làm nóng các thiết bị trên xe, dẫn đến không khí bên trong xe cũng tăng cao. Khối khí bên trong xe nhận được nhiệt lượng nên nội năng tăng, dẫn đến động năng phân tử tăng lên, các phân tử dao động nhiệt mạnh hơn, nhiệt độ tăng cao hơn.

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

- Sau khi HS trả lời, GV dẫn dắt HS vào nội dung bài học mới: Để tìm hiểu rõ hơn về vấn đề này chúng ra vào bài học ngày hôm nay – Bài 3: Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học.

II. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm nội năng

a) Mục tiêu: HS nêu khái niệm nội năng của một vật và sự phụ thuộc nội năng của vật vào các yếu tố.

b) Nội dung: HS đọc SGK, thảo luận để nêu khái niệm nội năng của vật và hiểu được nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ T và thể tích V của vật.

c) Sản phẩm học tập: Khái niệm nội năng của vật, sự phụ thuộc nội năng của vật vào các yếu tố.

d) Tổ chức thực hiện:

Hoạt động 2: Thí nghiệm về mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật

a) Mục tiêu: HS thực hiện thí nghiệm để rút ra mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật.

b) Nội dung: HS thực hiện thí nghiệm, từ đó rút ra mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật.

c) Sản phẩm học tập: Mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật.

d) Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chia lớp thành 4 – 6 nhóm. - GV phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm HS và nêu công dụng của các dụng cụ này. - GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và tìm hiểu các bước tiến hành thí nghiệm. - GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn trong SGK. - GV yêu cầu HS báo cáo kết quả thí nghiệm. - GV hướng dẫn HS thảo luận và trả lời nội dung Thảo luận 2,3 (SGK – tr21) 2. Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích hiện tượng chiếc nút bị đẩy bật ra khỏi ống (Hình 3.2b). 3. Việc thay đổi lượng không khí chứa trong ống nghiệm có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm không? Nếu có thì ảnh hưởng như thế nào? - GV dẫn dắt HS rút ra kết luận về mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật. - Để củng cố kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Luyện tập (SGK – tr21) Dựa vào mô hình động học phân tử, hãy giải thích hiện tượng quả bóng bàn bị móp (nhưng chưa bị thủng) khi thả vào cốc nước nóng sẽ phồng trở lại (Hình 3.3). Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS làm việc theo nhóm, thảo luận và làm thí nghiệm. - 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 các nhóm trình bày kết quả thảo luận: *Trả lời Thảo luận 2 (SGK – 21) - Khi bị đốt nóng, nhiệt độ của khối khí bên trong ống nghiệm tăng lên, các phân tử khí chuyển động nhanh hơn và va chạm với thành ống nghiệm nhiều hơn và mạnh hơn, làm áp suất khí bên trong ống nghiệm tăng. Đến một nhiệt độ nào đó, áp suất khí đủ lớn làm bật nút đậy ra khỏi ống nghiệm. *Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr21) - Nếu thay đổi lượng không khí trong ống nghiệm thì nút đậy ống nghiệm vẫn bị đẩy bật ra khi nhiệt độ khí đạt đến một nhiệt độ nhất định, nhưng thời gian đốt nóng sẽ thay đổi. Nếu lượng khí tăng thì áp suất khí tăng và nút ống nghiệm bị đẩy bật ra sớm hơn (ở nhiệt độ thấp hơn) và ngược lại. *Trả lời Luyện tập (SGK – tr21) - Khi thả quả bóng bàn vào cốc nước nóng, nhiệt độ không khí bên trong quả bóng bàn tăng lên, các phân tử khí chuyển động nhanh hơn, va chạm nhiều hơn và mạnh hơn với thành quả bóng, kéo theo áp suất không khí bên trong quả bóng bàn tăng lên, làm quả bóng bàn phồng trở lại. - 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 Thí nghiệm về mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật. - GV chuyển sang nội dung Các cách làm thay đổi nội năng.

I. NỘI NĂNG 2. Thí nghiệm về mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử tạo nên vật - Khi năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật tăng thì nội năng của vật tăng và ngược lại.

Hoạt động 3: Tìm hiểu các cách làm thay đổi nội năng

a) Mục tiêu: HS nêu được hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt.

b) Nội dung: HS đọc SGK, thảo luận để rút ra hai cách làm thay đổi nội năng của một vật hoặc một hệ: thực hiện công và truyền nhiệt.

c) Sản phẩm: Hai cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt.

d) Tổ chức thực hiện:

----------------------

--------Còn tiếp--------