Giáo án Vật lý 10 bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng

Người soạn: Giáo sinh Ca Hoài Nhựt Vy
Ngày soạn: 09/03/2015 Ngày dạy: 14/03/2015 – tiết 2 
Lớp dạy: 10A7
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Trương Văn Khánh
Trường THPT Chu Văn An
Tiết 54
CHƯƠNG VI: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Bài 32. NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
MỤC TIÊU
Về kiến thức
Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nhiệt động lực học.
Chứng minh được nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích.
Trình bày được hai cách làm biến đổi nội năng.
Phát biểu được định nghĩa nhiệt lượng, viết được công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra.
Về kỹ năng
Giải thích được một số hiện tượng đơn giản về sự biến thiên nội năng.
Vận dụng công thức tính nhiệt lượng để giải một số bài tập liên quan.
Về thái độ
Có ý thức, thái độ đúng trong tiết học.
Tích cực trong học tập.
CHUẨN BỊ
Giáo viên
Hình ảnh minh họa về các cách thực hiện công.
Phiếu học tập.
PHIẾU HỌC TẬP
Môn: Vật lí
Bài: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
Nhóm:
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để được một câu có nội dung đúng.
1. Nội năng là
a) càng cao khi động năng trung bình của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn.
2. Nội năng của một lượng khí lí tưởng
b) J/(kg.K).
3. Nhiệt độ của vật
c) số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt.
4. Nhiệt lượng là
d) quá trình nội năng được chuyển hóa thành cơ năng và ngược lại.
5. Công là
đ) tổng động năng và thế năng của các nguyên tử , phân tử cấu tạo nên vật.
6. Truyền nhiệt là
e) chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
7. Thực hiện công là
g) Q = mcΔt.
8. Công thức tính nhiệt lượng là
h) số đo sự biến thiên nội năng trong quá trình thực hiện công.
9. Đơn vị nhiệt dung riêng là
i) quá trình trong đó chỉ có sự chuyền nội năng từ vật này sang vật khác.
Đáp án: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 
Học sinh
Ôn lại kiến thức về cơ năng, thế năng, các hình thức truyền nhiệt, công thức tính nhiệt lượng đã học.
TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số
2. Tiến trình dạy học – Bài mới
Hoạt động 1: Đặt vấn đề
Chúng ta vừa học xong chương chất khí - nghiên cứu các tính chất và các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. Hôm nay chúng ta sẽ sang chương mới, nghiên cứu các hiện tượng nhiệt về mặt năng lượng và biến đổi năng lượng, chương VI: “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC”.
Trong thực tế các em đã được quan sát, khi ta đun nước trong ấm cho tới khi nước sôi, hơi nước sôi có thể đẩy nắp ấm lên. Hơi nước có thể đẩy nắp ấm lên chứng tỏ khối khí có khả năng sinh công, ta nói khối khí có năng lượng. Năng lượng bên trong khối khí gọi là nội năng. Như vậy nội năng của khối khí có thể thay đổi, tăng giảm tùy trường hợp. Trên đây chỉ là một quá trình thể hiện nội năng tăng khi đun sôi ấm nước, để khảo sát kĩ hơn về nội năng và sự thay đổi nội năng chúng ta cùng tìm hiểu bài học hôm nay, Bài 32: “NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG”.
Hoạt động 2: Tìm hiểu về nội năng ( 15 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Nội dung chính
-Yêu cầu HS nhắc lại nội dung thuyết động học phân tử chất khí.
-Ngay bên trong chất khí, hay vật chất nói chung thì thấy điều gì?
Gợi ý:
+Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng nên chúng có năng lượng dạng gì?
+Giữa các phân tử chất khí có khoảng cách và chúng tương tác với nhau nên các phân tử có năng lượng dưới dạng gì nữa?
-Bên trong vật chất có 2 dạng năng lượng là động năng và thế năng. Ta gọi tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật.
-Yêu cầu học sinh nhắc lại thế nào là nội năng của vật?
-Thông báo kí hiệu của nội năng là U.
-Nội năng cũng là một dạng năng lượng, vậy đơn vị của nội năng là gì?
-Dựa vào định nghĩa nội năng, trả lời câu hỏi C1: Chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
-Yêu cầu học sinh nhắc lại thế nào là khí lí tưởng (KLT)?
-Từ định nghĩa nội năng và định nghĩa KLT, trả lời câu hỏi C2: chứng tỏ nội năng của một lượng KLT chỉ phụ thuộc nhiệt độ?
-Trong những quá trình nhiệt động lực học, nội năng có thể tăng thêm hay giảm bớt đi. Phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình gọi là độ biến thiên nội năng.
-Yêu cầu HS nhắc lại thế nào là độ biến thiên nội năng? Độ biến thiên nội năng được kí hiệu ntn?
-Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng nhanh khi nhiệt độ càng cao. Giữa các phân tử chất khí có khoảng cách và các phân tử chất khí tương tác với nhau.
-Giữa các phân tử có động năng.
-Giữa các phân tử có thế năng.
-Nội năng là tổng của động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
-Nội năng có đơn vị là Jun (J).
- Nội năng phụ thuộc vào động năng của các phân tử, động năng của phân tử tăng theo vận tốc, mà vận tốc của các phân tử càng lớn khi nhiệt độ của khối chất càng lớn. Nên nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.
Thế năng tương tác giữa các phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng. Khi thể tích của vật thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử cũng thay đổi. Như vậy nội năng của phân tử cũng phụ thuộc vào thể tích của vật.
-KLT là khí, trong đó mỗi phân tử coi như chất điểm, chuyển động hỗn loạn không ngừng và chỉ tương tác với nhau khi va chạm.
- Khi không va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử KLT rất yếu nên bỏ qua. Nên nội năng của KLT chính là động năng của các phân tử, nên chỉ phụ thuộc nhiệt độ.
-HS tiếp thu, ghi nhớ.
-Nhắc lại khái niệm độ biến thiên nội năng.
-Độ biến thiên nội năng kí hiệu là rU.
I.NỘI NĂNG
1.Nội năng là gì?
- Nội năng là dạng năng lượng bên trong của hệ, bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa các phân tử đó.
 Kí hiệu: U
Đơn vị: Jun (J)
-Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật:
U=f(T, V)
-Nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
2. Độ biến thiên nội năng
-Độ biến thiên nội năng của một vật (rU) là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt trong một quá trình.
Hoạt động 3: Tìm hiểu các cách làm thay đổi nội năng (24 phút)
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Nội dung chính
-Có bao nhiêu cách làm thay đổi nội năng, đó là những cách nào?
-Cho ví dụ cụ thể làm thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công.
-Các ví dụ trên có điểm nào giống nhau?
-Cho ví dụ cụ thể cách làm thay đổi nội năng bằng hình thức truyền nhiệt.
-Các ví dụ trên có điểm nào giống nhau?
-Có mấy hình thức truyền nhiệt?
-Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C4: Mô tả các hình thức truyền nhiệt trong hình vẽ.
-Khi làm thay đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt thì phần nhiệt năng thay đổi gọi là nhiệt lượng. Hay nói cách khác, nhiệt lượng là số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt.
-Từ định nghĩa trên, ta rút ra được công thức liên hệ giữa độ biến thiên nội năng và nhiệt lượng?
-Nhắc lại công thức tính nhiệt lượng đã học ở lớp 8? Nêu cụ thể tên các đại lượng và đon vị của chúng.
-Có 2 cách: thực hiện công và truyền nhiệt.
- Khi bơm xe đạp bằng bơm tay, ta thấy bơm bị nóng lên. 
-Khi ta cọ xát miếng kim loại trên mặt bàn, miếng kim loại nóng lên. 
-Có sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng sang nhiệt năng.
-Hơ nóng thân bơm.
-Thả miếng kim loại vào nước nóng. 
-Nội năng được truyền trực tiếp từ vật này sang vật khác dưới dạng nhiệt năng.
-Có ba hình thức truyền nhiệt: dẫn nhiệt, bức xạ, đối lưu.
+Với chất rắn: dẫn nhiệt.
+Với không khí: bức xạ nhiệt.
+Với chất lỏng: đối lưu.
-Học sinh tiếp thu, ghi nhớ
-Rút ra công thức:
rU=Q
Q=mcrt
m: Khối lượng (Kg)
c: Nhiệt dung riêng (J/Kg.K)
rt: Độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)
II. CÁC CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG
1. Hai cách làm thay đổi nội năng
a)Thực hiện công
-Ví dụ:
+Khi bơm xe đạp bằng bơm tay, bơm bị nóng lên.
+Cọ xát miếng kim loại trên mặt bàn.
 -Quá trình thực hiện công: có sự chuyển hóa năng lương từ cơ năng sang nội năng.
b)Quá trình truyền nhiệt
-Ví dụ:
+Phơi nắng chiếc bơm xe.
+Nung nóng miếng kim loại trên ngọn lửa.
-Quá trình truyền nhiệt: không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có nội năng được truyền trực tiếp từ vật này sang vật khác.
2. Nhiệt lượng
-Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng (gọi tắt là nhiệt).
rU=Q
-Công thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra của một lượng chất rắn hoặc lỏng.
Q=mcrt
Trong đó:
m: Khối lượng của vật (Kg)
c: Nhiệt dung riêng của chất (J/Kg.K)
rt: Độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)
Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (6 phút)
-Hướng dẫn học sinh làm bài trong phiếu học tập.
-Học sinh về nhà học bài và làm các bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 trong SGK trang 173.
Đăk Lăk, ngày  tháng 03 năm 2015
 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO SINH THỰC TẬP
Trương Văn Khánh	 Ca Hoài Nhựt Vy