Title Bài 12 Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ - VẬT LÍ 12 - KNTT.pdf ✅

Giáo viên: Vũ Đình Khang – 09.73.72.88.89 Lớp dạy: Giáo án Vật lý 12 – Kết nói tri thức 1 Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết:... BÀI 12. ÁP SUẤT KHÍ THEO MÔ HÌNH DỘNG HỌC PHÂN TỬ. QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ VÀ NHIỆT ĐỘ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu và phát biểu được mô hình động học phân tử của khí. - Mô tả được cách thức áp suất của khí được tạo ra từ các va chạm của phân tử khí với thành bình. - Hiểu mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ. - Vận dụng kiến thức để giải các bài tập liên quan. 2. Năng lực a. Năng lực chung: - Năng lực tự học: + Tự chủ, tự học, tự khám phá: Chủ động, tích cực thực hiện nhiệm vụ học tập, phát triển khả năng tư duy độc lập của HS. + Giao tiếp và hợp tác: Làm việc nhóm, tích cực tham gia thảo luận nhóm, trao đổi và chia sẻ ý tưởng về nội dung học tập. + Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Đề xuất vấn đề, nêu giả thuyết, lập kế hoạch, sáng tạo nhiều cách để giải quyết các tình huống thực tế liên quan đến áp suất chất khí và động năng trung bình của các phân tử khí. b. Năng lực vật lí: + Nhận thức vật lí: Hiểu và vận dụng kiến thức về mô hình động học phân tử của khí và mối quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ vào thực tiễn. + Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: Nhận biết và giải thích các hiện tượng liên quan đến áp suất khí và nhiệt độ. + Tìm hiểu tự nhiên: Nêu được mối liên hệ giữa áp suất chất khí và động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí lí tưởng, áp dụng được mối liên hệ này cho một số tình huống đơn giản liên quan đến khí thực. + Vận dụng kiến thức, kĩ năng: Giải thích được một số hiện tượng thực tế liên quan đến áp suất chất khí. 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập môn Vật lý. - Có sự yêu thích tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. - Có thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc học tập. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Bài giảng powerpoint kèm các hình ảnh và video liên quan đến nội dung bài học - Phiếu học tập HỆ THỐNG CÂU HỎI TRÒ CHƠI KHỞI ĐỘNG 1. Trong phương trình trạng thái của khí lý tưởng thì p là kí hiệu của đại lượng ......
Giáo viên: Vũ Đình Khang – 09.73.72.88.89 Lớp dạy: Giáo án Vật lý 12 – Kết nói tri thức 2 2. .... là tập hợp các nguyên tử hay phân tử trong đó các hạt có thể tự do chuyển động trong không gian. 3. Loại năng lượng vật có được khi chuyển động? 4. ..... là 1 nhóm trung hòa điện tích có nhiều hơn 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học 5. Trong phương trình của Boyle, đại lượng nào là hằng số? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Câu 1. Tại sao có thể coi chuyển động của phân tử khí trước và sau khi va chạm với thành bình là chuyển động thẳng đều? Câu 2. Hãy dựa vào tính chất trên của chuyển động phân tử để tính thời gian ∆t giữa hai va chạm liên tiếp của một phân tử lên thành bình ABCD theo l và v. Từ đó dùng công thức tính xung lượng của lực trong thời gian At (đã học ở lớp 10) để chứng minh: a) Lực do thành bình ABCD tác dụng lên một phân tử khí có giá trị là − mv 2 l , lực do một phần từ khí tác dụng lên thành bình ABCD có gá trị là + mv 2 l b) Áp suất do một phân tử khí tác dụng lên thành bình ABCD có giá trị là: pm = m V v 2 với thể tích lượng khí V = l 3 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1. Hãy chứng tỏ hệ thức (12.1) phù hợp với định luật Boyle. Câu 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. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 Câu 1. Hãy dùng các hệ thức (12.2) và (12.3) để giải thích tại sao áp suất trong quá trình đẳng tích của một lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Câu 2: Không khí chứa chủ yếu các phân tử khí nitrogen, oxygen và carbon dioxide. Hãy so sánh khối lượng, tốc độ trung bình, động năng trung bình của các phân tử khí trên trong một phòng có nhiệt độ không đổi. PHIẾU HỌC TẬP PHẦN LUYỆN TẬP Câu 1. Tính nhiệt độ của một khối khí để động năng tịnh tiến trung bình của các phần tử khí đó bằng 1,0 eV. Lấy 1 eV = 1,6.10-19 J. Câu 2. Xét khối khí chứa trong một bình kín, biết mật độ động năng phân tử (tổng động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong 1m3 thể tích khí) có giá trị 10-4 J/m3 . Tính áp suất của khí trong bình.
Giáo viên: Vũ Đình Khang – 09.73.72.88.89 Lớp dạy: Giáo án Vật lý 12 – Kết nói tri thức 3 HỆ THỐNG CÂU HỎI TRÒ CHƠI “NGÔI SAO MAY MẮN” Câu 1: Động năng trung bình của phân tử có mối quan hệ như thế nào với nhiệt độ tuyệt đối? Câu 2: Các khí có bản chất khác nhau, khối lượng khác nhau nhưng nhiệt độ như nhau thì động năng trung bình của các phân tử có mối quan hệ như thế nào? Câu 3: Động năng trung bình của phân tử khí càng lớn thì .... của khí càng .... Câu 4: Vì Eđ ̅̅̅ tỉ lệ thuận với T nên người ta có thể coi nhiệt độ tuyệt đối là .... của phân tử theo một đơn vị khác. Câu 5: Nêu công thức liên hệ giữa động năng trung bình của phân tử và nhiệt độ? Câu 6: Hằng số Boltzmann bằng bao nhiêu? Câu 7: Vì sao áp suất khí tỉ lệ thuận với khối lượng phân tử? Câu 8: Vì sao áp suất khí tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ chuyển động của phân tử. Câu 9: Áp suất khí có mối qua hệ như thế nào với mật độ phân tử? Giải thích Câu 10: Vì sao áp suất khí tỉ lệ nghịch với lực liên kết phân tử? 2. Học sinh - Ôn lại những vấn đề đã được học về khí lí tưởng. - SGK, vở ghi bài, giấy nháp. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu a. Mục tiêu: HS ôn lại nội dung đã học về áp suất, chất khí, phân tử, nhiệt độ b. Nội dung: Học sinh tham gia trò chơi “Ai tinh mắt” c. Sản phẩm: HS tìm ra được các từ khoá của bài học d. Tổ chức thực hiện Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 - GV tổ chức trò chơi “Ai tinh mắt” - GV phổ biến luật chơi: • Cho bảng ô chữ gồm 9 hàng ngang và 9 hàng dọc • Hãy tìm ra 5 từ khoá có nghĩa • Kết nối các từ khoá và gọi tên CHỦ ĐỀ bài học mới • Thời gian: 2 phút - GV chia lớp thành 4 đội chơi, tổ chức trò chơi Bước 2 - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm - GV hỗ trợ cho HS trong của trình hoạt động Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. Đáp án trò chơi “Ai tinh mắt” 1. Trong phương trình trạng thái của khí lý tưởng thì p là kí hiệu của đại lượng ÁP SUẤT 2. CHẤT KHÍ là tập hợp các nguyên tử hay phân tử trong đó các hạt có thể tự do chuyển động trong không gian. 3. ĐỘNG NĂNG là năng lượng vật có được khi chuyển động
Giáo viên: Vũ Đình Khang – 09.73.72.88.89 Lớp dạy: Giáo án Vật lý 12 – Kết nói tri thức 4 4. PHÂN TỬ là 1 nhóm trung hòa điện tích có nhiều hơn 2 nguyên tử liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học 5. Trong phương trình của Boyle NHIỆT ĐỘ là hằng số - Chủ đề bài học “ÁP SUẤT, ĐỘNG NĂNG CỦA PHÂN TỬ KHÍ” - Các nhóm chưng bày sản phẩm của mình Bước 4 - Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh - Giáo viên nêu vấn đề vào bài mới: ➢ Ngày 01/7/2021, trên mặt biển phía tây bán đảo Yucatan (lu-ca-tan, vịnh Mexico) xuất hiện một đám lửa lớn do cháy khí hoá lỏng rò rỉ từ một đường ống dẫn dưới đáy biển. Một lượng lớn người và phương tiện đã phải huy động để khắc phục sự cố này ➢ Áp suất khí trong bình chứa quá cao có thể gây ra rò rỉ khí. Chính chuyến động của các phân tử khí trong bình chứa đã gây ra áp suất lên thành bình. Vậy mối liên hệ giữa chuyển động của các phân tử khí với áp suất khí tác động lên bình chứa như thế nào? Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu tác dụng của một phân tử khí lên thành bình a. Mục tiêu: - HS giải thích được chuyển động của các phân tử khí ảnh hưởng như thế nào đến áp suất tác dụng lên thành bình. b. Nội dung: HS dựa vào 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 c. Sản phẩm: I. Áp suất khí theo mô hình động học phân tử 1. Tác dụng của một phân tử khí lên thành bình Như vậy 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: pm = m V v 2 Chú ý về các kí hiệu: + Động lượng kí hiệu là p⃗. + Áp suất của một lượng khí kí hiệu là p. + Áp suất của một phân tử khí kí hiệu là pm d. Tổ chức thực hiện Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 - GV trình bày: ➢ Xét một lượng khí gồm N phân tử chứa trong một bình lập phương có cạnh l, trong hệ toạ độ vuông góc Oxyz ➢ Một phân tử khối lượng m chuyển động thẳng đều song song với trục Ox với tốc độ v từ thành bình EFOH tới va chạm đànhồi và trực diện với thành bình ABCD.