Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải một số dạng bài tập "Nhiệt lượng - Phương trình cân bằng nhiệt"

SÁNG KIẾN: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP " NHIỆT LƯỢNG - PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT"
I/ Thông tin về sáng kiến
1. Tên sáng kiến : PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP " NHIỆT LƯỢNG - PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT"
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lí khối 8 - 9 tại trường THCS Vũ Vinh .
3. Tác giả:
	- Họ tên : Bùi Thanh Trà
	- Ngày sinh 22 tháng 8 năm 1982
	- Trình độ chuyên môn: Đại học lý
	- Chức vụ : Giáo viên - Tổ trưởng tổ KHTN
	- Đơn vị công tác : Trường THCS Vũ Vinh
4.Đơn vị áp dụng sáng kiến: Trường THCS Vũ Vinh 
	Địa chỉ : Thôn Nhân Hoà xã Vũ Vinh - Huyện Vũ thư - Tỉnh Thái Bình
5. Đồng tác giả : không
6. Chủ đầu tư : Không
7.Thời gian áp dụng sáng kiến lần đầu: Tháng 8 năm 2016
BÁO CÁO MÔ TẢ SÁNG KIẾN
1.Tên sáng kiến: SÁNG KIẾN: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP " NHIỆT LƯỢNG - PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT”
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Bồi giỏi cho học sinh khối 8; 9 tại trường THCS Vũ Vinh
3. Mô tả bản chất của sáng kiến
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP NHIỆT HỌC
PHẦN NHIỆT LƯỢNG - PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I/ĐẶT VẤN ĐỀ:
Giải bài tập vật lí là một trong những hoạt động tự lực của học sinh trong học tập vật lí.Trong hệ thống bài tập vật lí ở trường THCS hiện nay chủ yếu yêu cầu học sinh vận dụng những kiến thức đã học để giải thích, dự đoán một số hiện tượng trong thực tế hay tính toán một số đại lượng trong các trường hợp cụ thể. Nhưng những hiện tượng cụ thể đó thì rất nhiều học sinh không thể nhớ hết được, điều quan trọng cần đạt được là : Học sinh phải biết cách lập luận, suy luận một cách chặt chẽ, chính xác đúng quy tắc để có thể suy từ những kiến thức khái quát đã thu nhận được trong bài học lí thuyết để giải quyết các nhiệm vụ nêu ra trong bài tập . Nhất là với phương pháp giảng dạy mới “ lấy học sinh làm trung tâm” thì vai trò của người giáo viên càng được đề cao hơn, trách nhiệm nặng nề hơn vì chính họ là người hướng dẫn các em, tổ chức các hoạt động cho các em trong việc tiếp thu bài mới, cách bố trí thí nghiệm, cách đánh giá kết quả thí nghiệm tìm được, cách giải các bài tập định tính, bài tập định lượng. Nhưng không phải vì thế mà giáo viên đưa ra những cách giải mang tính chất bắt buộc học sinh phải làm theo.
Ở trường THCS thông thường có thể hiểu bài tập vật lí là những bài làm để học sinh tập vận dụng những kiến thức khái quát đã được xây dựng trong các bài học lí thuyết, để giải một số vấn đề cụ thể. Trong vật lí thì vấn đề cần giải quyết thường được phát biểu dưới 2 dạng: 
- Vì sao xảy ra hiện tượng?
- Hiện tượng xảy ra như thế nào?
- Nếu thay các con số vào thành các bài toán thực tế thì giải quyết nó như thế nào?
- ...
Với bài tập định tính chỉ cần lập luận lôgic để chỉ ra nguyên nhân của hiện tượng hay dự đoán hiện tượng xảy ra. Còn bài tập định lượng ta phải tính toán giá trị cụ thể của một số đại lượng đặc trưng cho hiện tượng.
Giải bài tập vật lí lớp 8 nằm ở giai đoạn 1 của vật lí THCS do đó các bài tập đã khó lên rất nhiều so với lớp 6,7 .Các bài tập không chỉ đơn thuần là các bài tập định tính nữa mà chủ yếu thiên về các bài tập định lượng, mang tính chất tư duy cao, đòi hỏi học sinh phải có một vốn kiến thức toán học, vốn hiểu biết về kiến thức vật lí vì vậy:
 Trong trường hợp này giáo viên phải để cho học sinh phát huy hết khả năng tư duy , sáng tạo của mình trong các tình huống tiếp thu bài mới, làm thí nghiệm, giải bài tập. Để học sinh làm tốt được thì giáo viên phải đưa ra được một định hướng giúp học sinh biết cách tìm tòi theo đúng trọng tâm.
	+Giáo viên phải biết phân chia những kíên thức đã học thành từng yếu tố độc lập có thể sử dụng dễ dàng. Ví dụ trong chương “Nhiệt học ” lớp 8 nếu như giáo viên không chia ra thành nhiều dạng thì học sinh rất khó lắm vững kiến thức trọng tâm, chủ chốt để giải các bài tập.
	- Kiến thức cần nhớ có mấy dạng đó là những dạng nào, bài tập liên quan đến dạng đó.
	- Trong mỗi dạng bài tập thì cần lưu ý điều gì?
	- Trước khi làm bài tập thì phải tóm tắt đề bài.
Mặt khác công tác bồi dưỡng học sinh giỏi học sinh lớp 8 là rất cần thiết vì các em là những hạt nhân của HSG lớp 9, là lực lượng lòng cốt của trường, của huyện .Góp phần nâng cao chất lượng đội ngũ HSG cho huyện nhà. Vì vậy tôi thiết nghĩ trong phần nhiệt học thì có một dạng bài tập vô cùng quan trọng và không thể thiếu để đào tạo đội ngũ học sinh giỏi là dạng" Nhiệt lượng - Sự cân bằng nhiệt" . Do đó tôi mạnh dạn đưa ra phương pháp giảng dạy phần "Nhiệt học " để ban giám khảo và đồng nghiệp cùng tham khảo.
II/PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN NHIỆT HỌC
A/Phương pháp giải bài tập phần "Nhiệt học" 
Bước 1: Tìm hiểu đề bài 
	-Tìm hiểu ý nghĩa vật lí của các từ ngữ trong đề bài và diễn đạt ngôn ngữ vật lí. Nhiều khi ngôn ngữ trong đề bài là ngôn ngữ thường dùng trong đời sống hằng ngày ,không có trong lời phát biểu về các tính chất vật lí của sự vật hay định luật vật lí.
	-Biểu diễn các đại lượng vật lí bằng các kí hiệu, chữ cái quen dùng theo quy ước ở SGK
	-Xác định điều chưa biết hay giữ kiện đã cho và điều phải tìm hay ẩn số của bài tập .
	-Tóm tắt đầu bài.
Bước 2:Phân tích hiện tượng vật lí mà đề tài đề cập đến .Bước này bao gồm các công việc sau:
	a. Căn cứ vào điều đã biết, xác định xem hiện tượng nêu trong đề bài thuộc phần nào của chương cơ, có liên quan đến khái niện nào, định luật nào.
	b. Đối với những hiện tượng vật lí phức tạp thì phải phân tích ra những hiện tượng đơn giản chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một quy tắc hay một định luật vật lí xác định.
	c. Tìm hiểu hiện tượng vật lí diễn biến qua những giai đoạn nào : Mỗi giai đoạn phân theo những quy luật nào.
Bước 3: Xây dựng lập luận cho việc giải bài tập, bước này bao gồm các công việc sau:
	a. Trình bày có hệ thống chặt chẽ lập luận lô gic để tìm ra mối liên hệ những điều chưa biết và những điều phải tìm .
	b. Nếu cần tính toán định lượng, các công thức có liên quan đến đại lượng cho biết và đại lượng cần tìm .Thực hiện phép biến đổi toán học cùng tìm được một công thức toán học giữa đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm .
	c. Biến các đơn vị đo trong đầu bài thành một hệ đơn vị đồng nhất và thực hiện các phép toán.
	Có thể trình bày lập luận theo hai phương pháp : Phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.
	*Theo phương pháp phân tích ta bắt đầu từ điều phải tìm, xác định mối liên hệ giữa điều phải tìm với những điều đã cho biết.Tiếp đó lại tìm mối liên hệ giữa những điều trung gian với những điều đã cho biết khác. Cuối cùng tìm ra được mối liên hệ trực tiếp giữa những điều phải tìm với những điều đã biết .
	*Theo phương pháp tổng hợp thì ta bắt đầu từ những điều đã cho biết xác định mối quan hệ giữa điều đã cho với một số điều trung gian không cho biết.Tiếp theo tìm mối quan hệ giữa điều trung gian với điều phải tìm, cuối cùng xác định được mối quan hệ trực tiếp giữa điều đã cho với điều phải tìm.
	* Từ bài toán xây dựng lên các phương trình. Giải các phương trình tìm các đại lượng chưa biết.
Bước 4: Biện luận kết quả thu được.
Những kết quả thu được bằng suy luận hay bằng cách biến đổi toán học khi giải một bài tập vật lí không phải lúc nào cũng phù hợp với điều kiện thực tế, có khi là một trường hợp đặc biệt hay trường hợp riêng .Vậy nên phải biện luận để chọn những kết quả phù hợp với thực tế hoặc để mở rộng phạm vi của lời giải đến những trường hợp tổng quát hơn.
B. Phương pháp giải bài tập : Nhiệt lượng - Phương trình cân bằng nhiệt.
I/ Tóm tắt lý thuyết:
1. Định nghĩa nhiệt lượng:Phần nội năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng.
	Nhiệt lượng : Q
	Đơn vị đo : Jun (J)
2. Định nghĩa nhiệt dung - nhiệt dung riêng:Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg của một chất để nó tăng thêm 1oK gọi là nhiệt dung riêng của chất đó.
- Nhiệt dung của một chất là nhiệt lượng cần thiết truyền cho chất đó tăng thêm 10C.
3.Các công thức 
a. Tính nhiệt lượng thu vào để tăng nhiệt độ từ t1à t2:Qthu = mc(t2 –t1) ( t2>t1)
b. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi hạ nhiệt từ t2 à t1: Qtỏa = mc ( t1 – t2) (t1>t2)
c. Phương trình cân bằng nhiệt: 
 Qtỏa = Qthu
 Q = m.
d. Tính nhiệt lượng thu vào khi nóng chảy và tỏa ra khi đông đặc ở NĐNC (NĐĐĐ): 
 Q = L.m
e. Tính nhiệt lượng thu vào khi hóa hơi và tỏa ra khi ngưng tụ ở nhiệt độ hóa hơi (NĐNT): 
f. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu: 
Q = q.m
4. Đơn vị của các đại lượng:
Q là nhiệt lượng, đơn vị J
m là khối lượng, đơn vị kg
t là nhiệt độ, đơn vị là 0C hoặc 0K ( 10C = 10K)
c là nhiệt dung riêng, đơn vị J/kg.K
 là nhiệt nóng chảy, đơn vị J/kg
L là nhiệt hóa hơi, đơn vị J/kg.
q: là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu , đơn vị là J/kg
5. Hiệu suất tỏa nhiệt với thu nhiệt, hiệu suất của động cơ nhiệt:
Qích: Nhiệt lượng của vật nhận vào để tăng nhiệt độ.
Qtp: Nhiệt lượng mà nguồn nhiệt cung cấp (Do nhiên liệu đốt cháy hoặc vật khác tỏa ra)
Qtp= Qich+ Qhp ( Qhp: phần năng lượng hao phí tỏa ra môi trường)
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 
DẠNG 1: TÍNH NHIỆT LƯỢNG THU VÀO - TỎA RA CỦA MỘT VẬT, KHỐI LƯỢNG CHẤT LÀM LÊN VẬT, NHIỆT ĐỘ BAN ĐẦU, NHIỆT ĐỘ CUỐI CÙNG, SỰ CÂN BẰNG NHIỆT
A. Phương pháp chung
- Dựa vào công thức: Q thu = mc hay Qthu = mc(t2 –t1)
 	 Q tỏa = mc hay Qtỏa = mc(t1 –t2)
=> Khối lượng của vật: hay m = 
=> Nhiệt dung riêng : hay c = 
=> Độ tăng nhiệt độ 
=> Nhiệt độ ban đầu của vật : t1= t2 - = t2 - 
=> Nhiệt độ sau của vật : t2= t1 + = t1 + 
* Khi chỉ có một vật thu nhiệt và có hiệu suất H
	Qtp = q.m và Qich = mthu.c. => H.q.m = mthu.c.
=> mthu = 
=>
* Khi có hai hay nhiều vật thu nhiệt, tùy theo từng bài cụ thể ta cũng rút ra được các biểu thức tương tự để xác định đại lượng cần tìm.
*Chú ý:
	- Đơn vị của khối lượng phải đổi về kg.
	- Nhiệt độ ban đầu là t1, nhiệt độ sau t2.
	- Nếu vật là chất lỏng, bài toán sẽ cho biết thể tích thì ta phải tính ra khối lượng theo công thức:
	 m = V.D Trong đó: V : thể tích (m3)
	 D: Khối lượng riêng kg/m3
	 m : Khối lượng chất (kg)
	- Dựa vào công thức Q = mc để xác định nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra của các vật.
	-