Thí Nghiệm Cảm Ứng Từ Định Luật Ampe / TOP 13 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 6/2023 # Top View

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng cho thấy sự hình thành của suất điện động hay điện áp trên một vật dẫn trong trường hợp vật dẫn đó được đặt trong cùng một từ trường biến thiên. Vào năm 1831, chính Michael Faraday đã phát hiện ra hiện tượng này bằng các thực nghiệm nhằm chứng minh từ trường có khả năng sinh ra dòng điện.

Trong cùng thời gian Faraday nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ tại Anh. Thật trùng hợp là cả Heinrich Lenz cũng đang trải qua các thực nghiệm tại trung tâm nghiên cứu Liên Xô. Ngay sau đó, nhà khoa học này đã tìm ra định luật tổng quát về vấn đề trên. Nhờ vậy mà chúng ta có thể xác định được chiều của dòng điện cảm ứng. Sau này lý thuyết này được đặt theo tên của chính ông. Người ta gọi đó là định luật Len-xơ.

Nội dung định luật Len-xơ như sau: Dòng điện cảm ứng phải có chiều mà ở đó từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra đó hay được hiểu là chống lại sự biến thiên của từ thông khi đi qua mạch.

Giải thích về định luật Len-xơ, chúng ta có thể hiểu khi từ thông qua đi qua mạch có xu hướng tăng lên. Từ trường cảm ứng được sinh ra với mục đích chống quá trình gia tăng của từ thông trong mạch. Lúc đó từ trường cảm ứng được xác định ngược chiều với từ trường bên ngoài. Trường hợp khác khi từ thông trong mạch giảm, từ trường cảm ứng có nhiệm vụ chống lại quá trình tụt giảm của từ thông. Do đó, từ trường trong mạch sẽ cùng chiều với từ trường bên ngoài. Đây chính là cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong mạch.

Công thức của định luật Len-xơ

Trong công thức để xác định suất điện động cảm ứng, Faraday đã sử dụng đến dấu “-” để giải thích về chiều của dòng điện trong các thực nghiệm của mình. Điều đó cũng hoàn toàn phù hợp với các phát biểu của định luật Len-xơ. Theo đó, chúng ta :

Trong đó:

ΔФ là độ biến thiên của từ thông qua mạch (Dấu – để xác định chiều của dòng điện)

Δt Thời gian từ thông biến thiên khi đi qua mạch

Các nhà khoa học cho rằng định luật Len-xơ phù hợp với một định luật khác đó là bảo toàn năng lượng. Tương đương với điều đó dấu “-” cũng được thể hiện thông qua toán học thông qua phương trình Maxwell.

Ứng dụng cảm ứng điện từ trong đời sống

Dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng rất nhiều thiết bị đã ra đời mang đến sự tiện dụng cho đời sống sinh hoạt của con người. Đầu tiên chính là các thiết bị gia dụng. Những thiết bị nổi bật như điều hòa không khí, đèn điện, quạt điện, bếp từ… Đó đều là các thiết bị hoạt động dựa trên động cơ điện hoạt động trong từ trường, được nảy sinh do dòng điện theo phát biểu của định luật Len-xơ.

Hiện tượng cảm ứng điện từ còn được ứng dụng trong việc sử dụng các nguồn năng lượng để tạo ra máy phát điện. Đây là loại máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với hoạt động sống của con người hiện đại. Ngoài ra, hiện tượng này còn được ứng dụng trong lĩnh vực giao thông thông minh như tàu điện từ.

Trong lĩnh vực y học, các loại máy móc công nghệ cao như máy chụp cộng hưởng từ, thiết bị hỗ trợ điều trị tăng thân nhiệt… đều hoạt động dựa trên nguyên lý của dòng điện cảm ứng.

Định luật bảo toàn vật chất hoặc khối lượng là quy định rằng trong bất kỳ phản ứng hóa học nào, vật chất không được tạo ra hoặc phá hủy. Định luật này dựa trên thực tế là các nguyên tử là các hạt không thể phân chia trong loại phản ứng này; trong khi trong các phản ứng hạt nhân, các nguyên tử bị phân mảnh, đó là lý do tại sao chúng không được coi là phản ứng hóa học.

Đây luôn là trường hợp nếu không có rò rỉ gây mất vật chất; nhưng nếu lò phản ứng được niêm phong kín, không có nguyên tử nào “biến mất”, và do đó khối lượng tích điện phải bằng khối lượng sau phản ứng.

Luật này được sinh ra từ các thí nghiệm của các thế kỷ trước, được củng cố bởi sự đóng góp của một số nhà hóa học nổi tiếng, như Antoine Lavoisier.

Xét phản ứng giữa A và B 2 tạo thành AB 2 (ảnh trên). Theo định luật bảo toàn vật chất, khối lượng của AB 2 phải bằng tổng khối lượng của A và B 2, tương ứng. Khi đó, nếu 37g A phản ứng với 13g B 2 thì sản phẩm AB 2 phải nặng 50g.

Do đó, trong một phương trình hóa học, khối lượng của các chất phản ứng (A và B 2 ) phải luôn bằng khối lượng của các sản phẩm (AB 2 ).

Một ví dụ rất giống với ví dụ vừa mô tả là sự hình thành các oxit kim loại, như rỉ sét hoặc rỉ sét. Các vết gỉ nặng hơn sắt (mặc dù trông không giống như vậy) vì kim loại đã phản ứng với một khối oxy để tạo ra oxit.

Định luật bảo toàn vật chất hay khối lượng là gì?

Định luật này quy định rằng một phản ứng hóa học khối lượng của các chất phản ứng bằng với khối lượng của sản phẩm. Luật được thể hiện trong cụm từ “vật chất không được tạo ra cũng không bị phá hủy, mọi thứ đều được biến đổi”, như được nêu ra bởi Julius Von Mayer (1814-1878).

Luật được soạn thảo độc lập bởi Mikhail Lamanosov, vào năm 1745 và bởi Antoine Lavoisier vào năm 1785. Trong khi nghiên cứu của Lamanósov về Luật Bảo tồn Thánh lễ có trước Lavoisier, họ không được biết đến ở Châu Âu. vì đã được viết bằng tiếng Nga.

Các thí nghiệm được thực hiện vào năm 1676 bởi Robert Boyle đã khiến họ chỉ ra rằng khi một vật liệu được đốt trong một thùng chứa mở, vật liệu này đã tăng trọng lượng của nó; có lẽ do một sự biến đổi kinh nghiệm của chính vật liệu.

Các thí nghiệm của Lavoiser về việc đốt các vật liệu trong các thùng chứa với lượng không khí hạn chế cho thấy trọng lượng tăng lên. Kết quả này phù hợp với kết quả thu được của Boyle.

Đóng góp của Lavoisier

Tuy nhiên, kết luận của Lavoisier thì khác. Ông nghĩ rằng trong quá trình thiêu hủy, một khối lượng được chiết xuất từ ​​không khí, điều này sẽ giải thích sự gia tăng khối lượng được quan sát thấy trong các tài liệu được gửi đến thiêu đốt.

Lavoiser lưu ý rằng sự giảm quan sát được gây ra, thay vào đó, do sự giảm nồng độ khí trong các thùng chứa kín.

Luật này được áp dụng như thế nào trong một phương trình hóa học?

Định luật bảo toàn khối lượng có tầm quan trọng siêu việt trong phép cân bằng hóa học, định nghĩa cái sau là tính toán các mối quan hệ định lượng giữa các chất phản ứng và các sản phẩm có trong phản ứng hóa học.

Trong một phản ứng hóa học có sự điều chỉnh các chất can thiệp vào nó. Nó được quan sát thấy rằng các chất phản ứng hoặc chất phản ứng được tiêu thụ để tạo ra các sản phẩm.

Trong phản ứng hóa học, có sự phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử, cũng như sự hình thành liên kết mới; nhưng số lượng nguyên tử tham gia phản ứng vẫn không thay đổi. Đây là những gì được gọi là định luật bảo tồn vật chất.

Nguyên tắc cơ bản

Luật này bao hàm hai nguyên tắc cơ bản:

-Tổng số nguyên tử của mỗi loại bằng nhau trong các chất phản ứng (trước phản ứng) và trong các sản phẩm (sau phản ứng).

-Tổng tổng các điện tích trước và sau phản ứng không đổi.

Điều này là do số lượng các hạt hạ nguyên tử không đổi. Những hạt này là neutron không có điện tích, proton có điện tích dương (+) và electron có điện tích âm (-). Vì vậy, điện tích không thay đổi trong một phản ứng.

Phương trình hóa học

Như đã nói ở trên, khi biểu diễn một phản ứng hóa học bằng phương trình (giống như của hình ảnh chính), các nguyên tắc cơ bản phải được tôn trọng. Phương trình hóa học sử dụng các ký hiệu hoặc biểu diễn của các nguyên tố hoặc nguyên tử khác nhau và cách chúng được nhóm lại trong các phân tử trước hoặc sau phản ứng.

Phương trình sau đây sẽ được sử dụng lại làm ví dụ:

Chỉ số là một số được đặt ở phần bên phải của các phần tử (B 2 và AB 2 ) ở phần dưới của nó, cho biết số lượng nguyên tử của một nguyên tố có trong phân tử. Con số này không thể thay đổi nếu không tạo ra một phân tử mới, khác với phân tử ban đầu.

Trong một phương trình hóa học, nếu phản ứng là không thể đảo ngược, một mũi tên duy nhất được đặt, chỉ ra hướng của phản ứng. Nếu phản ứng thuận nghịch, có hai mũi tên ngược chiều. Bên trái mũi tên là các chất phản ứng hoặc chất phản ứng (A và B 2 ), trong khi bên phải là các sản phẩm (AB 2 ).

Xích đu

Cân bằng một phương trình hóa học là một quy trình cho phép cân bằng số lượng nguyên tử của các nguyên tố hóa học có trong các chất phản ứng với các sản phẩm.

Nói cách khác, số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố phải bằng nhau ở phía các chất phản ứng (trước mũi tên) và ở phía sản phẩm của phản ứng (sau mũi tên).

Người ta nói rằng khi một phản ứng được cân bằng, Luật hành động đại chúng đang được tôn trọng.

Do đó, điều cần thiết là phải cân bằng số lượng nguyên tử và điện tích ở cả hai phía của mũi tên trong một phương trình hóa học. Ngoài ra, tổng khối lượng của các chất phản ứng phải bằng tổng khối lượng của các sản phẩm.

Đối với trường hợp phương trình được biểu diễn, nó đã được cân bằng (số A và B bằng nhau ở cả hai phía của mũi tên).

Thí nghiệm chứng minh luật

Thiêu đốt kim loại

Lavoiser, quan sát quá trình đốt các kim loại như chì và thiếc trong các thùng chứa kín với lượng khí nạp hạn chế, nhận thấy rằng các kim loại được phủ một lớp vôi hóa; và ngoài ra, trọng lượng của kim loại tại một thời điểm nhất định của hệ thống sưởi bằng với trọng lượng ban đầu.

Khi tăng trọng lượng được quan sát thấy khi đốt một kim loại, Lavoiser nghĩ rằng trọng lượng vượt quá quan sát được có thể được giải thích bằng một khối lượng nhất định của một thứ gì đó được chiết xuất từ ​​không khí trong quá trình đốt. Vì lý do này, khối lượng không đổi.

Kết luận này, có thể được xem xét với một nền tảng khoa học yếu, không phải như vậy, đã cho kiến ​​thức của Lavoiser về sự tồn tại của oxy vào thời điểm ông đưa ra Luật của mình (1785).

Giải phóng oxy

Oxy được Carl Willmus Scheele phát hiện vào năm 1772. Sau đó, Joseph Priesley đã phát hiện ra nó một cách độc lập và công bố kết quả nghiên cứu của mình, ba năm trước khi Scheele công bố kết quả của mình trên cùng loại khí này.

Priesley làm nóng thủy ngân monoxide và thu được một loại khí tạo ra sự gia tăng độ rực rỡ của ngọn lửa. Hơn nữa, việc đưa chuột vào một thùng chứa khí đốt khiến chúng hoạt động mạnh hơn. Priesley gọi đây là khí khử.

Priesley đã truyền đạt những quan sát của mình cho Antoine Lavoiser (1775), người đã lặp lại thí nghiệm của mình cho thấy khí ở trong không khí và trong nước. Lavoiser nhận ra khí là một nguyên tố mới, đặt cho nó tên của oxy.

Khi Lavoisier sử dụng như một lý lẽ để đưa ra luật của mình, rằng khối lượng dư thừa quan sát được trong quá trình đốt kim loại là do thứ gì đó được chiết xuất từ ​​không khí, anh ta đã nghĩ đến oxy, một nguyên tố được kết hợp với kim loại trong quá trình đốt.

Ví dụ (bài tập thực hành)

Phân hủy thủy ngân monoxide

Nếu 232, 6 thủy ngân monoxide (HgO) được đun nóng, nó sẽ phân hủy thành thủy ngân (Hg) và oxy phân tử (O 2 ). Dựa trên định luật bảo toàn khối lượng và khối lượng nguyên tử: (Hg = 206, 6 g / mol) và (O = 16 g / mol), chỉ ra khối lượng của Hg và O 2 được hình thành.

232, 6 g 206, 6 g 32 g

Các tính toán rất trực tiếp, vì chính xác một mol HgO đang bị phân hủy.

Thiêu đốt một dải băng magiê

Một dải băng magiê 1, 2 g đã được đốt trong một hộp kín chứa 4 g oxy. Sau phản ứng, vẫn còn 3, 2 g oxy không phản ứng. Bao nhiêu oxit magiê đã được hình thành?

Điều đầu tiên để tính toán là khối lượng oxy đã phản ứng. Điều này có thể dễ dàng tính toán, sử dụng phép trừ:

Khối lượng O 2 đã phản ứng = khối lượng ban đầu của O 2 – khối lượng cuối cùng của O 2

Dựa trên định luật bảo toàn khối lượng, có thể tính được khối lượng của MgO.

Khối lượng MgO = khối lượng Mg + khối lượng O

1, 2 g + 0, 8 g

2, 0 g MgO

Canxi hydroxit

Một khối lượng 14 g canxi oxit (CaO) đã phản ứng với 3, 6 g nước (H 2 O), được tiêu thụ hoàn toàn trong phản ứng tạo thành 14, 8 g canxi hydroxit, Ca (OH) 2 :

Bao nhiêu canxi oxit bạn đã phản ứng để tạo thành canxi hydroxit?

Bao nhiêu canxi oxit còn lại?

Phản ứng có thể được mô phỏng theo phương trình sau:

Phương trình được cân bằng. Do đó, nó tuân thủ luật bảo tồn của đại chúng.

Khối lượng CaO tham gia phản ứng = khối lượng Ca (OH) 2 – khối lượng H 2 O

14, 8 g – 3, 6 g

11, 2 g CaO

Do đó, CaO không phản ứng (cái còn lại) được tính bằng cách trừ:

Khối lượng CaO còn lại = khối lượng có trong phản ứng – khối lượng can thiệp vào phản ứng.

14 g CaO – 11, 2 g CaO

2, 8 g CaO

Ôxít đồng

Bao nhiêu oxit đồng (CuO) sẽ được hình thành khi 11 g đồng (Cu) phản ứng hoàn toàn với oxy (O 2 )? Cần bao nhiêu oxy trong phản ứng?

Bước đầu tiên là cân bằng phương trình. Phương trình cân bằng như sau:

Phương trình được cân bằng, vì vậy nó tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng.

Trọng lượng nguyên tử của Cu là 63, 5 g / mol và trọng lượng phân tử của CuO là 79, 5 g / mol.

Cần xác định lượng CuO được tạo thành từ quá trình oxy hóa hoàn toàn 11 g Cu:

Khối lượng CuO = (11 g Cu) (1 mol Cu / 63, 5 g Cu) (2 mol CuO / 2 mol Cu)) (79, 5 g CuO / mol CuO)

Khối lượng CuO định hình = 13, 77 g

Do đó, sự khác biệt về khối lượng giữa CuO và Cu cho lượng oxy tham gia vào phản ứng:

Khối lượng oxy = 13, 77 g – 11 g

Hình thành natri clorua

Một khối clo (Cl 2 ) 2, 47 g đã được phản ứng với đủ natri (Na) và 3, 82 g natri clorua (NaCl) được tạo thành. Na đã phản ứng bao nhiêu?

Phương trình cân bằng:

Theo định luật bảo toàn quần chúng:

Khối lượng Na = khối lượng NaCl – khối lượng Cl 2

3, 82 g – 2, 47 g

1, 35 g Na

Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu suất điện động cảm ứng là gì? Công thức định luật Fa-ra-đây (Faraday) về dòng điện cảm ứng được viết ra sao? Suất điện động cảm ứng và định luật Len-xơ (Lenz) có mối quan hệ như thế nào?

I. Suất điện động cảm ứng trong mạch kín

– Định nghĩa: Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

– Áp dụng định luật Len-xơ, công của ngoại lực sinh ra để gây ra biến thiên từ thông trong mạch là:

– Trong đó: e c suất điện động cảm ứng (tương tự như điện năng do một nguồn điện sinh ra)

* Định luật Fa-ra-đây: Độ lớn suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua mạch kín đó.

II. Quan hệ giữa suất điện động cảm ứng và định luận Len-xơ

* Sự xuất hiện dấu “-” trong công thức suất điện động cảm ứng là phù hợp với định luật Len-xơ.

– Trước hết mạch kín (C) phải được định hướng. Dựa vào chiều đã chọn trên (C), ta chọn chiều pháp tuyến dương để tính từ thông qua mạch kín.

– Nếu tăng thì e c <0: Chiều của suất điện động cảm ứng ngược với chiều dòng điện trong mạch.

III. Chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ

– Xét mạch kín (C) đặt trong từ trường không đổi, để tạo ra sự biến thiên của từ thông qua mạch (C), phải có một ngoại lực tác dụng vào (C) để thực hiện một dịch chuyển nào đó của (C) và ngoại lực này đã sinh một công cơ học. Công cơ học này làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong mạch, nghĩa là tạo ra điện năng.

– Như vậy, bản chất của hiện tượng cảm ứng điện từ đã nêu ở trên là quá trình chuyển hóa cơ năng thành điện năng.

IV. Bài tập Suất điện động cảm ứng

* Bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11: Phát biểu các định nghĩa:

– Suất điện động cảm ứng.

– Tốc độ biến thiên của từ thông.

° Lời giải bài 1 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Suất điện động cảm ứng

– Là suất điện động gây ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

– Dấu (-) trong công thức là phù hợp với định luật Len-xơ, ΔΦ là độ biến thiên từ thông qua mạch (C) trong thời gian Δt.

* Bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11: Nêu ít nhất ba ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ.

° Lời giải bài 2 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Hiện tượng cảm ứng điện từ là cơ sở:

– Chế tạo máy phát điện một chiều, xoay chiều.

– Chế tạo máy biến thế.

– Chế tạo động cơ không đồng bộ 3 pha,…

Khi một mặt kín phẳng, quay xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng chứa mạch trong một từ trường, thì suất điện động cảm ứng đổi chiều 1 lần trong

A.Một vòng quay.

B.2 vòng quay.

C.1/2 vòng quay.

D.1/4 vòng quay.

° Lời giải bài 3 trang 152 SGK Vật Lý 11:

◊ Chọn đáp án: C. 1/2 vòng quay.

– Giả sử, ban đầu từ thông qua mạch bằng không.

⇒ Như vậy suất điện động cảm ứng trong mạch sẽ đổi chiều một lần trong 1/2 vòng quay.

* Bài 4 trang 152 SGK Vật Lý 11: Một mạch kín hình vuông cạnh 10cm, đặt vuông góc với một từ trường đều có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của từ trường, biết cường độ dòng điện cảm ứng i=2A và điện trở của mạch r=5Ω.

° Lời giải bài 4 trang 152 SGK Vật Lý 11:

– Độ biến thiên từ thông qua mạch kín:

– Kết luận: Tốc độ biến thiên của từ trường là 10 3 (T/s).

* Bài 5 trang 152 SGK Vật Lý 11: Một khung dây dẫn hình vuông cạnh a=10cm, đặt cố định trong một từ trường đềucó vectơ cảm ứng từ vectơ B vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian Δt=0,05s; cho độ lớn của vectơ B tăng từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.

° Lời giải bài 5 trang 152 SGK Vật Lý 11:

– Suất điện động cảm ứng trong khung:

– Kết luận: Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là 0,1 (V).

° Lời giải bài 6 trang 152 SGK Vật Lý 11:

Cho (C) quay đều xung quanh trục ∆ cố định đi qua tâm của (C) và nằm trong mặt phẳng chứa (C) ; tốc độ quay là ω không đổi ⇒ α(t) = ωt.

⇒ Từ thông tại thời điểm t: Φ(t) = BScosωt

Hiện nay toàn ngành giáo dục đang tích cực đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp kiểm tra, đánh giá để đáp ứng với yêu cầu về con người mới của xã hội năng động, phát triển, hội nhập đó là những con người phát triển toàn diện, những con người không chỉ có kiến thức mà quan trọng là khả năng áp dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Về phương pháp dạy học, để đào tạo được con người vừa đảm bảo kiến thức vừa có các kỹ năng cần thiết thì đã có rất nhiều các phương pháp dạy học mới, hiện đại đã và đang được áp dụng như phương pháp nhóm, phương pháp đóng vai, phương pháp dạy học theo dự án, đặc biệt là phương pháp bàn tay nặn bột (Lamap) rất phù hợp với các môn khoa học tự nhiên như Vật lý.

MỤC LỤC NỘI DUNG Trang 1. Mở đầu:.................................................................................... 2 1.1. Lí do chọn đề tài......................................................... 2 1.2. Mục đích nghiên cứu.................................................. 3 1.3. Đối tượng nghiên cứu................................................. 3 1.4. Phương pháp nghiên cứu............................................ 3 2. Nội dung của SKKN:............................................................... 4 2.1. Cơ sở lí luận của SKKN............................................. 4 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng SKKN....... 4 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề........... 5 2.4. Hiệu quả của SKKN................................................... 8 3. Kết luận, kiến nghị:................................................................. 9 3.1. Kết luận....................................................................... 9 3.2. Kiến nghị.................................................................... 9 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài: Hiện nay toàn ngành giáo dục đang tích cực đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp kiểm tra, đánh giá để đáp ứng với yêu cầu về con người mới của xã hội năng động, phát triển, hội nhập đó là những con người phát triển toàn diện, những con người không chỉ có kiến thức mà quan trọng là khả năng áp dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Về phương pháp dạy học, để đào tạo được con người vừa đảm bảo kiến thức vừa có các kỹ năng cần thiết thì đã có rất nhiều các phương pháp dạy học mới, hiện đại đã và đang được áp dụng như phương pháp nhóm, phương pháp đóng vai, phương pháp dạy học theo dự án,đặc biệt là phương pháp bàn tay nặn bột (Lamap) rất phù hợp với các môn khoa học tự nhiên như Vật lý. Đối với bộ môn Vật lý, có rất nhiều các năng lực được hình thành cho người học thông qua các hoạt động dạy và học như năng lực tự học, tự nghiên cứu; năng lực giải quyết các tình huống có vấn đề; năng lực tư duy logic; năng lực thực hành, trong đó năng lực thực hành là vô cùng quan trọng bởi Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các định luật về cơ bản đều được rút ra từ thực nghiệm nên không thể không chú trọng năng lực này trong quá trình dạy học. Để phát triển hết các năng lực của học sinh, đặc biệt là năng lực thực hành cần có rất nhiều yếu tố, ví như: Giáo viên phải là người tích cực, chủ động trong việc tự học, tự nghiên cứu, để bổ sung thêm kiến thức và đổi mới về phương pháp dạy học; cơ sở vật chất của nhà trường phải đảm bảo, thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp dạy học mới, thiết bị thí nghiệm, đồ dùng dạy học phải luôn được bổ sung, đổi mới phù hợp với mục tiêu và yêu cầu của giáo dục. Trên thực tế việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm vào dạy học còn nhiều hạn chế. Có nhiều nguyên nhân như giáo viên chưa đầu tư nhiều vào các tiết học, ngại chuẩn bị đồ dùng dạy học vì mất thời gian, do trình độ chuyên mô,...đặc biệt là cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm còn thiếu thốn, lạc hậu, thường xuyên hư hỏng nên hiệu quả sử dụng không cao. Tại các trường THPT nói chung và trường THPT Mai Anh Tuấn nói riêng, các thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học chương Chất khí (Vật lý lớp 10) còn thiếu, chỉ có thí nghiệm tìm hiểu định luật Bôi lơ - Mariôt còn thí nghiệm tìm hiểu định luật Sác-lơ, thí nghiệm kiểm chứng định luật Gayluyxac thì không có. Đối với bài "Định luật Sác - lơ" trên các trang Web cũng không có phần mềm mô phỏng đủ tốt, hiệu quả, cũng không có Video thí nghiệm thực, thí nghiệm ảo rõ ràng, hiệu quả để sử dụng cho việc dạy học bài này. 1.2. Mục đích nghiên cứu: Đề tài của tôi nhằm mục đích chế tạo, lắp đặt 2 bộ bị thí nghiệm phục vụ dạy học bài "Định luật Sác - lơ" đơn giản nhưng mang lại hiệu quả rất cao để bổ sung cho việc thiếu thiết bị thí nghiệm dạy học phần Chất khí - Vật lý lớp 10. 1.3. Đối tượng nghiên cứu: - Thí nghiệm dạy học phần Chất khí - chương trình Vật lý lớp 10 - THPT - Thí nghiệm về quá trình đẳng tích của khí thực. 1.4. Phương pháp nghiên cứu: Trong đề tài, tôi có sử dụng phương pháp: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Theo thuyết động học phân tử về cấu tạo chất, khi thể tích của một lượng khí xác định không đổi thì mật độ các phân tử khí trong bình chứa không đổi như vậy nếu các phân tử khí chuyển động càng nhanh (nhiệt độ càng cao) thì số lượng các phân tử khí va chạm vào thành bình trong một đơn vị thời gian càng lớn, lực va chạm của các phân tử khí lên thành bình chứa càng mạnh dẫn đến áp suất chất khí càng lớn. Vậy nếu dùng một chai thủy tinh nút kín và làm cho nhiệt độ khí trong chai (bình chứa) tăng thì áp suất chất khí gây lên nút chai cũng tăng. Điều này phù hợp với định luật Sác-lơ. - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Tiến hành các thí nghiệm đo nhiệt độ, áp suất cho thấy kết quả là khi nhiệt độ tăng thì áp suất cũng tăng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Tóm lại đây là đề tài: Thiết kế thí bộ nghiệm dạy học bài "Định luật Sác - lơ" (Vật lí 10-CB). Đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các đồng nghiệp góp ý. 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm: - Cấu tạo chất: Vật (chất) được cấu tạo từ các phân tử; nguyên tử; iôn...rất nhỏ bé, giữa chúng có khoảng cách. Các hạt nhỏ bé này luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng. Chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ khối chất càng cao[1]. - Lực tương tác giữa các phân tử: Giữa các phân tử luôn có lực tương tác (hút hoặc đẩy), lực này gần giống lực tương tác giữa hai vật nhỏ gắn vào hai đầu lò xo, lực tương tác phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử và chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các phân tử đủ nhỏ [2]. - Thuyết động học phân tử về cấu tạo của chất khí: + Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng [2]. + Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động của các phân tử càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao [2]. + Khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình chứa [2]. + Mỗi phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể nhưng vô số các phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể. Lực này gây áp suất của chất khí lên thành bình chứa [2]. - Trạng thái của một lượng khí: Được xác định bởi áp suất (p), thể tích (V) và nhiệt độ tuyệt đối (T). Một lượng khí xác định khi biến đổi trạng thái thì thông thường cả ba thông số trạng thái (p,V,T) đều thay đổi [2]. - Đẳng quá trình: Là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định trong đó có một thông số trạng thái không thay đổi [2]. Ví dụ: Đẳng nhiệt (T không đổi), Đẳng tích (V không đổi), đẳng áp (p không đổi). - Quá trình đẳng tích: Là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định khi thể tích không đổi [2]. (V=hằng số). - Định luật Sác - lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất (p) tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (T) [2]. - Để đo áp suất chất khí người ta thường dùng áp kế, đo nhiệt độ là nhiệt kế. 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: a. Thực trạng của thiết bị thí nghiệm tại trường THPT: Thiết bị thí nghiệm tại các trường phổ thông hàng năm vẫn được bổ sung nhưng số lượng còn hạn chế và chất lượng chưa thực sự tốt. Tình trạng thiếu thiết bị thí nghiệm và có nhưng không sử dụng được diễn ra thường xuyên. Thiết bị thí nghiệm nhanh hỏng, kết quả đo không chính xác, ... b. Thực trạng của việc dạy học bài "Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ" (Vật lí 10-CB): Khi dạy học phần này, do không có thiết bị thí nghiệm về quá trình đẳng tích, đẳng áp nên thông thường giáo viên chỉ cho học sinh làm được thí nghiệm về quá trình đẳng nhiệt (bài định luật Bôilơ-Mariôt) còn bài "Quá trình đẳng tích. Định luật Sác -lơ" giáo viên thường giới thiệu thí nghiệm (học sinh xem hình thí nghiệm SGK) và kết quả thí nghiệm có sẵn để học sinh xử lí kết quả và sau đó giải thích dựa trên thuyết động học phân tử về chất khí sau đó phát biểu định luật rồi vận dụng. Việc dạy học như vậy khó tạo hứng thú cho học sinh, học sinh không được nhìn và làm trực tiếp thí nghiệm nên khó tạo niềm tin cho người học. 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề: Để giải quyết vấn đề thiếu thiết bị thí nghiệm dạy bài "Định luật Sác-lơ" tôi có thiết kế hai thí nghiệm sau: a. Thí nghiệm 1: Thí nghiệm định tính về mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ khi thể tích không đổi - Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu áp suất khi tăng nhiệt độ của một lượng khí xác định trong quá trình đẳng tích (thể tích không đổi). - Dụng cụ thí nghiệm: + 01 cái chai thủy tinh rỗng, sạch. + 01 Nút chai. + Nước nóng (sôi). + 01 bình (Ca) đựng nước. ( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo) - Lắp đặt thí nghiệm: + Đậy nút chai (ấn xuống vừa phải) để có một lượng khí xác định ở trong chai (bình chứa). Nút chai không quá chật để có thể bật ra khỏi bình. + Đổ nước nóng ra bình đựng nước (Ca). - Tiến hành thí nghiệm: + Cầm cổ chai, đưa phần cuối chai vào bình nước nóng (cho nước nóng ngập càng sâu thì kết quả thí nghiệm diễn ra càng nhanh) và giữ yên cho nhiệt độ khí trong chai tăng lên trong khoảng thời gian 10 -15 giây. Quan sát nút chai (Có hình ảnh kết quả thí nghiệm kèm theo) - Kết quả thí nghiệm: nút chai bị bật (văng ) mạnh ra xa chứng tỏ khi nhiệt độ khí trong bình tăng thì áp suất tăng, đẩy nút văng ra khỏi bình (có Video quay thí nghiệm kèm theo) b. Thí nghiệm 2: Thí nghiệm đo áp suất chất khí khi nhiệt độ thay đổi - Mục đích thí nghiệm: Đo sự thay đổi của áp suất chất khí khi nhiệt độ khí thay đổi. - Dụng cụ thí nghiệm: + 01 cái chai thủy tinh rỗng, sạch + 01 Nút chai. + 01 bình (Ca) đựng nước. + 01 áp kế. + 30cm ống dây nhỏ, mềm (ống dây chuyền của bệnh nhân là tốt nhất vì kích thước vừa với đầu của ống áp kế). + 01 lọ keo dán 502. + 01 bộ giá đỡ thí nghiệm. + Nước nóng (sôi) ( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo) - Lắp đặt thí nghiệm: + Khoét một lỗ nhỏ chính giữa nút chai vừa đủ để luồn ống dây qua sau đó lấy keo 502 đổ lên khe hở giữa ống dây với nút chai cho kín lại. + Đầu còn lại của ống dây nối với áp kế, dùng keo 502 dán phía ngoài để ống dây kín và không bị tuột ra trong quá trình làm thí nghiệm và di chuyển. + Đậy nút chai lên chai (đậy chặt để lượng khí trong chai không đổi và nút không bị văng ra khi tiến hành thí nghiệm) khi đó ta có một lượng khí hoàn toàn xác định trong chai được nối với áp kế thông qua ống dây mềm. + Gắn áp kế lên giá đỡ (hình bên). (Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm được lắp đặt hoàn chỉnh kèm theo) - Tiến hành thí nghiệm: + Đổ nước nóng ra bình (ca) + Cầm phần cổ chai đưa phần dưới của chai vào bình nước nóng cho nhiệt độ khí trong chai tăng lên và quan sát kim (số chỉ) của áp kế. - Kết quả thí nghiệm: kim áp kế chỉ số chỉ ngày càng tăng khi nhiệt độ khí trong chai tăng. (có Video quay thí nghiệm kèm theo) ( Có hình ảnh kết quả thí nghiệm kèm theo) * Lưu ý: - Muốn đo cả nhiệt độ và áp suất thì đổ pha nước sôi với nước thường (theo nhiều tỉ lệ) sau đó cho đồng thời cả chai và nhiệt kế vào Ca nước, đọc số chỉ áp kế khi ổn định và đọc số chỉ của nhiệt kế (sai số phép đo hơi lớn nhưng vẫn có thể sử dụng được cho quá trình dạy học, kết quả của thí nghiệm này được trình bày ở phần sau ). - Nếu làm thí nghiệm nhiều lần nên sử dụng thêm nước ở nhiệt độ thường để sau mỗi lần tiến hành thí nghiệm ngâm và súc bình bằng nước ở nhiệt độ thường cho khí trong bình nhanh lấy lại nhiệt độ ban đầu để tiến hành lần thí nghiệm tiếp theo. 2.4. Hiệu quả của sang kiến kinh nghiệm: Đề tài trên đã được tôi sử dụng giảng dạy ở lớp 10B, 10G năm học 2018 - 2019 tại trường THPT Mai Anh Tuấn. Kết quả: - Bảng kết quả thí nghiệm đo áp suất thay đổi theo nhiệt độ Lần đo Nhiệt độ Áp suất (.105Pa) (.105) (0C) (K) 1 25 298 1,01 0,00339 2 52 325 1,07 0,00329 3 80 353 1,23 0,00348 4 100 373 1,25 0,00351 - Học sinh hào hứng, hợp tác, hiểu bài, giải thích tốt hiện tượng và rất tích cực trong quá trình học tập. So với tiết dạy học của các năm trước đây (không được sử dụng thiết bị thí nghiệm thực mà chỉ hướng dẫn học sinh nghiên cứu thí nghiệm SGK sau đó xử lí kết quả thí nghiệm có trong SGK và đưa ra định luật) thì số lượng học sinh hiểu bài, nắm được nội dung trọng tâm của bài, hào hứng với môn học tăng lên rất lớn (khoảng 90%) . Theo tiết dạy học cũ thì chỉ có khoảng 50% số lựợng học sinh đáp ứng được các yêu cầu này. - Bộ thí nghiệm trên của tôi đã được các đồng nghiệp trong trường sử dụng để dạy học bài này ở các lớp khác và đạt kết quả cao. 3. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ: 3.1. Kết luận: Bộ thí nghiệm này hoàn toàn phù hợp dạy chương Chất khí (Vật lý 10) cho cả chương trình chuẩn và chương trình nâng cao trong chương trình giáo dục phổ thông hiện hành. Để đáp ứng được yêu cầu đổi mới của ngành giáo dục theo yêu cầu chung của sự phát triển, người giáo viên phải không ngừng tìm tòi, học tập, sáng tạo trong quá trình giảng dạy và giáo dục. Trong quá trình thiết kế một bài học, chuẩn bị các phương tiện dạy học đòi hỏi người giáo viên phải đầu tư, chịu khó tìm tòi, suy nghĩ để có được những phương án tối ưu nhất. Thiết bị thí nghiệm là yếu tố không thể thiếu trong dạy học vật lý nhưng hiện nay do điều kiện trang thiết bị còn thiếu thốn, thường xuyên hư hỏng nên sự vận dụng, sáng tạo của người giáo viên là hết sức cần thiết để có được một giờ dạy học đạt hiệu quả cao. 3.2. Kiến nghị: Cơ sở vật chất còn thiếu thốn, trang thiết bị dạy học còn chưa đáp ứng được mục tiêu đổi mới giáo dục nên ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng giờ dạy của người giáo viên do vậy tôi xin phép được đề xuất một số giải pháp sau: - Hàng năm, các nhà trường cần rà soát cẩn thận, đầu tư một khoản kinh phí đủ lớn để mua bổ sung các thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học (hàng năm vẫn bổ sung nhưng số lượng còn ít, nhiều thiết bị dạy học chất lượng chưa cao, nhanh hỏng). - Trong quá trình thanh tra, kiểm tra của Sở giáo dục nên có thêm nội dung kiểm tra các thiết bị thí nghiệm để điều chỉnh, nhắc nhở và bổ sung kịp thời. - Một số thiết bị dạy học cũ, hỏng vẫn có thể sửa chữa, lắp đặt thành bộ mới và có thể chế tạo thành các thí nghiệm khác sử dụng hiệu quả cao trong quá trình dạy học, điều này đỏi hỏi người giáo viên phải chịu khó suy nghĩ, tâm huyết với sự nghiệp trồng người. XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng 05 năm 2019 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác. GIÁO VIÊN Mai Văn Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Sách giáo khoa vật lý 8 - Bùi Gia Thịnh (chủ biên), NXB Giáo Dục 2011. [2] Sách giáo khoa vật lý 10 (Chuẩn) - Lương Duyên Bình (chủ biên), NXB Giáo Dục, 2006. PHỤ LỤC Đĩa hình ghi các Video: 1. Video thí nghiệm định tính về sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ. 2. Video thí nghiệm đo áp suất chất khí khi nhiệt độ thay đổi. DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ và tên tác giả: Mai Văn Tâm Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Mai Anh Tuấn - Nga Sơn TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh...) Kết quả đánh giá xếp loại (A, B, hoặc C) Năm học đánh giá xếp loại Tích hợp bảo vệ môi trường trong tiết Bài tập các nguyên lí nhiệt động lực học (Vật lí 10-CB) tỉnh C 2011-2012 ----------------------------------------------------