Giáo án Vật lí 12 kết nối Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Nhóm:…………………………………………….

Đề bài: Xét một phân tử khí lí tưởng có khối lượng m chuyển động với tốc độ vx theo phương Ox theo hướng vuông góc thành bình đến va chạm với thành bình. Coi bình có dạng hình hộp chữ nhật cạnh l.

Coi va chạm giữa phân tử và thành bình là hoàn toàn đàn hồi. 

1. Động lượng của phân tử trước và sau va chạm với thành bình là: 

Động lượng trước: p_pt = ...........................     Động lượng sau: p'_pt = ............................... 2. Độ biến thiên động lượng của phân tử là: 

Dp_pt = ........................... 

3. Động lượng mà phân tử đã truyền cho thành bình trong lần va chạm này là: 

Dp = ................................

4. Coi rằng sau lần va chạm đầu phân tử chuyển động tự do, không va chạm với phân tử khác. Sau khoảng thời gian ngắn nhất bao lâu phân tử này lại va chạm với thành bình ABCD? 

Dt = ................................

5. Áp dụng công thức tính áp lực F = DP/Dt , thay các biểu thức ở trên, tìm được áp lực do phân tử khí chuyển động gây lên thành bình: 

F = ................................

6. Diện tích thành bình ABCD là: 

S = ................................. 

7. Áp dụng công thức tính áp suất p = F/S tìm được biểu thức áp suất do một phân tử khí gây lên thành bình: 

p_m = ...............................

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm cụ học tập

- GV chia lớp làm 4 nhóm.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và trả lời nội dung Phiếu học tập số 1.

- GV gợi ý HS áp dụng các định luật cơ học Newton để xác định công thức tính áp suất do một phân tử khí tác dụng lên thành bình.

- Sau khi HS hoàn thành Phiếu học tập, GV kết luận về sự phụ thuộc của áp suất do một phân tử khí chuyển động theo một phương 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 Phiếu học tập số 1

(Đính kèm phía dưới hoạt động).

- 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 một phân tử khí lên thành bình.

- GV chuyển sang nội dung Tác dụng của N phân tử khí lên thành bình.

I. ÁP SUẤT KHÍ THEO MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ

1. Tác dụng của một phân tử khí lên thành bình

- Vận dụng các định luật cơ học Newton vào mô hình khí lí tưởng có thể xác định được áp suất của một phân tử khí tác dụng lên thành bình là

,

Với v là tốc độ chuyển động của phân tử, V là thể tích của lượng khí.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Đề bài: Xét một phân tử khí lí tưởng có khối lượng m chuyển động với tốc độ vx theo phương Ox theo hướng vuông góc thành bình đến va chạm với thành bình. Coi bình có dạng hình hộp chữ nhật cạnh l.

Coi va chạm giữa phân tử và thành bình là hoàn toàn đàn hồi. 

1. Động lượng của phân tử trước và sau va chạm với thành bình là: 

Động lượng trước: p_pt = mv_x

Động lượng sau: p'_pt = -mv_x

2. Độ biến thiên động lượng của phân tử là: 

Dp_pt = -2mv_x

3. Động lượng mà phân tử đã truyền cho thành bình trong lần va chạm này là: 

Dp = 2mv_x

4. Coi rằng sau lần va chạm đầu phân tử chuyển động tự do, không va chạm với phân tử khác. Sau khoảng thời gian ngắn nhất bao lâu phân tử này lại va chạm với thành bình ABCD? 

5. Áp dụng công thức tính áp lực F = DP/Dt , thay các biểu thức ở trên, tìm được áp lực do phân tử khí chuyển động gây lên thành bình: 

6. Diện tích thành bình ABCD là: 

S = l²

7. Áp dụng công thức tính áp suất p = F/S tìm được biểu thức áp suất do một phân tử khí gây lên thành bình: 

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.

…………………………

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.

…………………….