PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO LỆ THUỶ
TRƯỜNG THCS KIẾN GIANG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP
GIẢI BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM
TRONG CHUYÊN ĐỀ NHIỆT HỌC

Giáo Viên: Nguyễn Anh Minh
Đơn vị: Trường THCS Kiến Giang NĂM HỌC: 2010-2011


1. Lý do chọn đề tài
Bài toán có nội dung thực nghiệm là một nội dung quan trọng thường gặp
trong chuyên đề BDHSG nói chung và chuyên đề nhiệt học nói riêng. Thông
thường HS nắm chắc phương pháp giải bài tập và vận dụng làm tốt các bài tập về
nhiệt học từ đơn giản đến phức tạp, tuy nhiên khi gặp bài toán thực nghiệm thì HS
gặp phải khó khăn lúng túng khó tìm ra hướng giải quyết bài toán một cách chính
xác. Đặc biệt khi bài toán chỉ giới hạn cho một số ít các dụng cụ thí nghiệm thì
việc xác định giá trị của một đại lượng cho trước là một bài toán phức tạp đối với
học sinh. Vì vậy, việc tổng hợp, khái quát thành phương pháp giải đối với bài toán
thực nghiệm trong chuyên đề Nhiệt học là một chìa khoá giúp HS biến bài toán
thực nghiệm phức tạp thành những bài toán đơn giản, có lối đi riêng một cách rõ
ràng, từ đó dễ dàng vận dụng vào giải các bài tập thực nghiệm khác trong chuyên
đề nhiệt học. Việc nắm vững phương pháp giải bài toán thực nghiệm trong chuyên
đề Nhiệt học sẽ giúp HS làm tốt các bài toán có liên quan đến nội dung thực
nghiệm, đồng thời nâng cao chất lượng bồi dưỡng chuyên đề Nhiệt học nói riêng
cũng như chất lượng đội tuyển HSG vật lí nói chung.
Với những lí do trên, tôi chọn đề tài "Một số phương pháp giải bài toán
thực nghiệm trong chuyên đề Nhiệt học".
2. Mục đích nghiên cứu
Tìm ra phương pháp để giải bài toán xác định nhiệt dung riêng; nhiệt nóng
chảy; nhiệt hóa hơi của các chất. Phương pháp giải bài toán thực nghiệm trong
chuyên đề nhiệt học phục vụ công việc học tập chuyên đề nhiệt học của học sinh
trong đội tuyển HSG môn vật lí nhằm góp phần nâng cao chất lượng đội tuyển.
3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Khách thể : nội dung, chương trình, phương pháp dạy học và quá trình bồi
dưỡng HSG.
Đối tượng : Các bài tập có nội dung thực nghiệm trong chuyên đề nhiệt học.
Phạm vi : Chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu và khai thác một số bài tập cơ bản
trong nội dung chương trình bồi dưỡng HSG vật lí THCS.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu

tỏa ra
= Q
thu vào

1.3 - Các đặc điểm, trạng thái của vật trong các quá trình chuyển thể (nóng chảy,
đông đặc, bay hơi, ngưng tụ).
1.4 - Các công thức tính nhiệt lượng thu vào, tỏa ra tương ứng với từng quá trình
tăng nhiệt độ, giảm nhiệt độ, nóng chảy, đông đặc, bay hơi, ngưng tụ.
1.5 - Sự liên quan giữa các kiến thức cơ học và nhiệt học.
1.6 - Cấu tạo, cách sử dụng và vai trò của các dụng cụ thí nghiệm (Nhiệt kế, nhiệt
lượng kế, cân ).
1.7 - Định luật bảo toàn năng lượng.
áp dụng vào việc giải bài tập có nội dung thực nghiệm trong chuyên đề
Nhiệt học trong đề tài này, tôi sẽ trình bày các vấn đề sau:
a- Khái quát về bài toán thực nghiệm trong chuyên đề nhiệt học.
b- Phương pháp xác định nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy, nhiệt hóa hơi của các
chất.
c- Các loại bài toán thực nghiệm thường gặp trong chuyên đề nhiệt học
2. Phần cụ thể:
2.1 - Khái quát về bài toán thực nghiệm trong chuyên đề nhiệt học:
Bài toán thực nghiệm trong chuyên đề Nhiệt học là loại bài tập đòi hỏi học
sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các
kĩ năng hoạt động trí óc và chân tay, các vốn kiến thức hiểu biết về vật lí, kĩ thuật
và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác
định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc
để thu thập, xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán
cụ thể được đặt ra. Thông thường bài toán tập trung vào yêu cầu xác định nhiệt

(x
2
; x
3
x
n
) rồi lấy giá trị trung bình cho chính xác. ( x =
1 2

n
x x x
n
  
)
Chú ý: + Để kết quả đo cuối cùng được chính xác thì trong mỗi lần đo các số liệu
cần thao tác sao cho có thể hạn chế tối đa sai số của phép đo.
+ Trong mỗi dạng bài toán, nếu thay đổi chất cần xác định thì cách giải
hoàn toàn tương tự. Nếu thay đổi các dụng cụ thí nghiệm hoặc điều kiện thì cách
giải có thể trở nên hoàn toàn khác ở một số bước.
* Ví dụ minh hoạ:
2.2.1- Dạng 1: Xác định nhiệt dung riêng của vật rắn:
Bài toán: Nêu phương án xác định nhiệt dung riêng của một vật rắn (c) với các
dụng cụ sau: Nước (đã biết nhiệt dung riêng c
2
), nhiệt lượng kế (đã biết nhiệt dung
riêng c
1

Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế thu vào
Q
thu
= (m
1
.c
1
+ m
2
.c
2
)(t - t
1
)
Theo phương trình cân bằng nhiệt Q
tỏa
= Q
thu
m.c.(t
2
- t) = (m
1
.c
1
+ m
2
.c

) suy
ra khối lượng nước mới đổ vào m
1
= D.v
1

+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong bình chia độ (t
1
), đây cũng là nhiệt độ
ban đầu của bình chia độ.
+ Đổ một ít nước đá vào bình chia độ (nước đá đang ở 0
0
C). Khi nước đá tan hết
xác định thể tích của nước trong bình chia độ (v
2
) suy ra khối lượng nước đá m
2
=
D.v
2
- m
1
+ Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong bình chia độ (t
2
), đây cũng là nhiệt độ
của bình chia độ. (t
2
< t
1
)


Theo phương trình cân bằng nhiệt Q
tỏa
= Q
thu
(m.c + m
1
.c
1
).(t
1
- t
2
) = m
2
.

+ m
2
.c
1
.t
21 1 1 2 2 1 2
2

- Lần 2 : Bỏ NLK ra khỏi đĩa 1, rót chất lỏng L vào cốc 1 cho đến khi thiết lập
cõn bằng. Ta cú: m
L
= m
N
= m
K

Bước 2 : Thiết lập cõn bằng nhiệt mới cho m
L
, m
N
và m
K
.
- Đổ khối lượng chất lỏng m
L
ở

cốc 1 vào NLK, đo nhiệt độ t
1
trong NLK.
- Đổ khối lượng nước m
N
vào bỡnh, đun đến nhiệt độ t
2
.
- Rót khối lượng nước m
N
ở nhiệt độ t

nhiệt kế, đồng hồ bấm giây, rượu đã biết nhiệt dung riêng c.
Giải:
+ Cho một ít rượu vào cốc đun, dùng nhiệt kế đo nhiệt độ ban đầu của rượu (t
1
)
+ Đặt cốc đun lên bếp điện và bắt đầu đo thời gian bằng đồng hồ, đến khi rượu sôi
ta đo được thời gian đun sôi rượu (T
1
), dùng nhiệt kế đo nhiệt độ sôi của rượu (t
2
)
+ Tiếp tục đun và đo thời gian từ lúc rượu sôi cho đến khi hóa hơi hoàn toàn (T
2
)
+ Gọi P là công suất của bếp; m là khối lượng rượu đã đổ vào cốc đun
Ta có nhiệt lượng bếp tỏa ra trong thời gian T
1
là Q
1
= P.T
1
; nhiệt lượng rượu thu
vào là Q’
1
= m.c.(t
2
-t
1
)
Theo pt cân bằng nhiệt ta có: Q

= m.L (2)
+ Từ (1) và (2) ta rút ra: L =
2
2 1
1
. .( )
T
c t t
T


Lưu ý: Cần khai thác dữ kiện của đề bài là “bếp điện có công suất không đổi” để
thiết lập phương trình.
2.2.5- Dạng 5: Xác định khối lượng các chất có trong hợp kim:
Bài toán: Nêu phương án xác định khối lượng của nhôm và thiếc có trong hợp kim
với các dụng cụ sau: Nước (đã biết nhiệt dung riêng c
2
), nhiệt lượng kế (đã biết
nhiệt dung riêng c
1
), nhiệt kế, cân và bộ quả cân, bình đun, bếp điện, dây buộc, thỏi
hợp kim. Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là c
3
; của thiếc là c
4
.
Giải:
+ Dùng cân xác định khối lượng của thỏi hợp kim (m); khối lượng nhiệt lượng kế
(m
1

3
.c
3
+ m
4
.c
4
).(t
2
- t)
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế thu vào
Q
thu
= (m
1
.c
1
+ m
2
.c
2
)(t - t
1
)
Theo phương trình cân bằng nhiệt Q
tỏa
= Q

+ Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được m
3
và m
4
+ Lặp lại thí nghiệm từ 3 đến 5 lần để lấy giá trị trung bình cho chính xác. c- Kết qủa nghiên cứu và ứng dụng của đề tài:
Qua thời gian giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi nhận thấy yếu tố quan
trọng nhất để nâng cao chất lượng học sinh đó là phương pháp giảng dạy của giáo
viên. Trong đó đối với việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi thì một vấn đề đặc biệt
quan trọng là giáo viên phải xây dựng được một hệ thống phương pháp giải bài tập
cho từng loại bài. Có vậy học sinh mới hiểu và nắm vững một cách tổng quát về
kiến thức, trên cơ sở đó các em mới có thể tự học, tự nghiên cứu tài liệu và có
hứng thú học tập, biết tự lực, chủ động, tự tin làm tốt bài thi.
Đây là đề tài đã được xây dựng qua quá trình bản thân trực tiếp nghiên cứu và
vận dụng vào dạy bồi dưỡng học sinh giỏi. Do đó đây là những vấn đề rất thiết
thực và có tính ứng dụng cao. Mỗi nội dung trong đề tài mang tính chất khái quát
cao và đã được giải quyết một cách cụ thể, chi tiết. Chính vì vậy đây không chỉ
đơn thuần là những kiến thức, những phương pháp để áp dụng cho việc giải các bài
toán thực nghiệm trong chuyên đề Nhiệt học mà còn định hướng cho phương pháp
giải các bài tập thực nghiệm trong các chuyên đề khác như Cơ học, Điện học,
Quang học. Do đó việc giảng dạy theo nội dung của đề tài này sẽ không chỉ giúp
học sinh có một hệ thống phương pháp giải bài tập, mà quan trọng hơn là các em
nắm được bản chất vật lí và các mối liên hệ giữa các kiến thức Cơ học, Nhiệt học.
Mặc dù đây là một chuyên đề khó, song qua quá trình vận dụng đề tài này
vào thực tế tôi nhận thấy tất cả các học sinh đều tiếp thu nhanh và vận dụng tốt các

mong sự đóng góp ý kiến của các cấp lãnh đạo và của các bạn đồng nghiệp để đề
tài của tôi được hoàn thiện tốt hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn./. Kiến Giang, ngày 15 tháng 9 năm 2010
Xác nhận của Hội đồng khoa học nhà trường Tác giả Nguyễn Anh Minh