Giáo án Vật Lí 10 Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV ĐVĐ như sách GK

Hs định hướng

Tiết 59:

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu:  giá trị trung bình của hệ số nở dài a. Từ đó suy ra công thức nở dài.

Phát biểu được quy luật về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn. Đồng thời nêu được ý nghĩa vật lý và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối.

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

- Mô tả thí nghiệm hình 36.2 và trình bày cách tiến hành thí nghiệm để tìm hiểu sự nở dài của vật rắn.

- Hướng dẫn HS dự đoán về sự phụ thuộc của độ nở dài vào độ dài ban đầu và độ tăng nhiệt độ.

- Hướng dẫn HS xử lí các số liệu trong bảng 36.1 SGK và rút ra kết luận.

- Hướng dẫn học sinh xây dựng biểu thức 36.2.

- Yêu cầu HS trả lời câu C2 (SGK)

+ Theo dõi phần trình bày của GV.

+ HS dự đoán.

Xử lý số liệu trong bảng 36.1 và trình bày kết luận về sự nở dài của thanh rắn.

- HS trả lời

I. Sự nở dài.

1. Thí nghiệm.

- Dự đoán về sự phụ thuộc của Δl vào l₀ và Δt.

- Kiểm tra dự đoán.

+ Đo những đại lượng nào?

+ Xử lí số liệu thế nào?

2. Kết luận:

Độ nở dài Δl của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Δt và độ dài ban đầu l₀ của vật đó.

    Δl = l – l₀ = αl₀.Δt.

- α gọi là hệ số nở dài và α phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn.

- α có đơn vị đo là: 1/K hay K^-1

Trình bày về sự nở khối như SGK

+ Theo dõi việc trình bày của GV

II. Sự nở khối

Khi bị nung nóng, kích thước của vật rắn tăng theo mọi hướng nên thể tích của nó cũng tăng. Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.

ΔV = βV₀ Δt với β = 3α

- Trình bày về sự vận dụng của sự nở vì nhiệt như SGK.

- Yêu cầu HS tìm thêm ví dụ thực tế.

- Yêu cầu HS làm bài tập ví dụ SGK trang 196.

+ Theo dõi việc trình bày của GV.

+ Tìm thêm ví dụ thực tế.

+ Làm bài tậi ví dụ trong SGK.

Bài tập ví dụ:

Độ nở dài của mỗi thanh ray.

Δl = αl₀.(t – t₀)

    = 4,81 mm

Cho HS đọc SGK.

Nhận xét trình bày của HS.

Đọc SGK lấy các ví dụ ứng dụng thực tế của sự nở vì nhiệt của vật rắn.

III. Ứng dụng (SGK)

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Độ nở dài Dl của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt đô Dt và độ dài ban đầu l₀ của vật được xác định theo công thức nào cho dưới đây?

    A. Δl = l - l₀ = l₀.Δt

    B. Δl = l - l₀ = α.l₀.Δt

    C. Δl = l - l₀ = α.l₀.t

    D. Δl = l - l₀ = α.l₀

Câu 2: Một vật rắn hình trụ có hệ số nở dài α = 11.10^-6.K^-1. Khi nhiệt độ của vật tăng từ 0°C đến 110°C độ nở dài tỉ đối của vật là

    A. 0,121%.                                 

    B. 0,211%.

    C. 0,212%.                                 

    D. 0,221%.

Câu 3: Một vật rắn hình trụ có hệ số nở dài α = 24.10^-6.K^-1. Ở nhiệt độ 20°C có chiều dài l_o=20 m, tăng nhiệt độ của vật tới 70°C thì chiều dài của vật là

    A. 20,0336 m.                           

    B. 24,020 m.

    C. 20,024 m.                             

    D. 24,0336 m.

Câu 4: Một thanh thép hình trụ có hệ số nở dài α = 11.10^-6.K^-1, ban đầu có chiều dài 100 m. Để chiều dài của nó là 100,11 m thì độ tăng nhiệt độ bằng

    A. 170°C.                                      

    B. 125°C.

    C. 150°C.                                  

    D. 100°C.

Câu 5: Một vật rắn hình trụ ban đầu có chiều dài 100m. Tăng nhiệt độ của vật thêm 50°C thì chiều dài của vật là 100,12 m. Hệ số nở dài cảu vật bằng

    A. 18.10^-6.K^-1.

    B. 24.10^-6.K^-1.

    C. 11.10^-6.K^-1.

    D. 20.10^-6.K^-1.

Câu 6: Một quả cầu đồng chất có hệ số nở khối β = 33.10^-6.K^-1. Ban đầu cso thể tích V_O = 100 cm³. Khi độ tăng nhiệt độ Δt = 100°C thì thể tích của quả cầu tăng thêm

    A. 0,10 cm³.                             

    B. 0,11 cm³.

    C. 0,30 cm³.                             

    D. 0,33 cm³.

Câu 7: Một quả cầu đồng chất có hệ số nở khối β = 72.10^-6.K^-1. Ban đầu thẻ tích của quả cầu là V_O, để thể tích của quả cầu tăng 0,36% thì độ tăng nhiệt độ của quả cầu bằng

    A. 50 K.                                   

    B. 100 K.

    C. 75 K.                                   

    D. 125 K.

Câu 8: Khối lượng riêng của sắt ở 0°C là 7,8.10³ kg/m³. Biết hệ số nở của khối sắt là 33.10^-6 K^-1. Ở nhiệt độ 160°C, khối lượng riêng của sắt là

    A. 7759 kg/m³.           

    B. 7900 kg/m³.

    C. 7857 kg/m³.           

    D. 7599 kg/m³.

Câu 9: Một vật rắn hình khối lập phương đồng chất, đẳng hướng có hệ số nở dài α = 24.10^-6 K^-1. Nếu tăng nhiệt độ của vật thêm 100°C thì độ tăng diện tích tỉ đối của mặt ngoài vật rắn là

    A. 0,36%.                    

    B. 0,48%.

    C. 0,40%.                    

    D. 0,45%.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

1. Tại sao các thước đo chiều dài cần làm bằng vật liệu có hệ số nở dài thật nhỏ?

2. Tại sao người ta lại đốt nóng vành sắt trước khi nắp nó vào bánh xe bằng gỗ (ví dụ như bánh xe bò ngày trước)?

- HS trả lời.

- HS nộp vở bài tập.

- HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện.

1. HDTL: các thước đo chiều dài cần làm bằng các vật liệu có hệ số nở dài thật nhỏ để cho sự nở dài của thước khi nhiệt độ tăng là không đáng kể, khi đó sai số dụng cụ đo nằm trong giới hạn cho phép, tức độ chính xác của phép đo cao hơn.

2. HDTL: ở nhiệt độ thường, vành đai sắt phải bó chặt lấy bánh xe, tức đường kính của nó phải nhỏ hơn của bánh xe một chút. Để nắp được vành sắt vào bánh xe, người ta phải đốt nóng vành sắt để nó nở ra thì mới nắp vào bánh xe được.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Nêu thêm những ví dụ về ứng dụng hay đề phòng tác hại của sự nở vì nhiệt của vật rắn.

Lời giải:

HDTL: khi nút chai bị bó chặt ở cổ chai, ta có thể hơ nóng cổ chai làm cho cổ chai nở rộng ra và nút dễ dàng được tháo ra.

Các đồng hồ cơ học cần được làm bằng các vật liệu có hệ số α rất nhỏ để sự nở vì nhiệt ít ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ.