Giáo án Bài 12 Vật Lí 12 Kết nối tri thức: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử

Ngày soạn:…/…/… Ngày dạy:…/…/…
BÀI 12: ÁP SUẤT KHÍ THEO MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ. QUAN HỆ
GIỮA ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ VÀ NHIỆT ĐỘ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
Sau bài học này, HS sẽ:
- Biết cách dùng các định luật cơ học chất điểm của Newton để xác định áp suất của
một phân tử khí tác dụng lên thành bình để từ đó xác định được áp suất của tập
hợp N phân tử khí tác dụng lên thành bình.
- Biết cách sử dụng phương trình pV = nRT rút ra từ thực nghiệm và phương trình Nm p= N p = 1
v2 rút ra từ lí thuyết về mô hình động học phân tử khí lí tưởng để 3 m 3 V
rút ra phương trình về mối quan hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối và động năng trung
bình của phân tử: p= 2 μ E . 3 đ
- Sử dụng được các phương trình trên giải thích được các ứng dụng đơn giản có liên
quan và giải được các bài tập có liên quan.
- Nhận biết và phân biệt được hai phương pháp thực nghiệm và mô hình trong vật lí học. 2. Năng lực
Năng lực chung:
- Năng lực tự học: Tự chủ và làm việc độc lập tính được giá trị của hằng số k = 1,38.10–23 J/K.
- Năng lực giao tiếp hợp tác: Phối hợp và thảo luận nhóm để thiết lập được biểu
thức tính áp lực và áp suất do một phân tử khí khối lượng m chuyển động theo
phương Ox tốc độ vx tác dụng lên một mặt bên của bình. 1
- Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan
đến phương trình trạng thái của khí lí tưởng, đề xuất giải pháp giải quyết.
Năng lực vật lí:
- Viết được biểu thức áp suất theo mô hình động học phân tử.
- Thiết lập và viết được biểu thức động năng phụ thuộc nhiệt độ.
- Nêu được áp suất phân tử lên thành bình tỉ lệ thuận với khối lượng phân tử, mật độ
phân tử, trung bình của bình phương tốc độ phân tử.
- Vận dụng được công thức áp suất theo mô hình động học phân tử và công thức
động năng trung bình của phân tử phụ thuộc nhiệt độ, giải thích được biểu thức
liên hệ các thông số trạng thái của quá trình đẳng nhiệt và đẳng tích. 3. Phẩm chất
- Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thí nghiệm.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:
1. Đối với giáo viên:
- SGK, SBT, SGV Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.
- Hình vẽ và đồ thị trong SGK: Hình ảnh phân tử khí gây áp suất lên thành bình,…
- Máy chiếu, máy tính (nếu có). - Phiếu học tập.
2. Đối với học sinh:
- SGK, SBT Vật lí 12.
- Các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a. Mục tiêu: Xác định được vấn đề của bài học này là nghiên cứu đến cơ chế vi mô của áp suất chất khí.
b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về câu hỏi, HS phát biểu ý kiến của bản thân về kiến
thức đã học kết hợp với kinh nghiệm thực tế, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học. 2
c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS và nhu cầu tìm hiểu về các đại lượng liên quan đến áp suất khí,
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Khởi động (SGK – tr48):
Áp suất khí phụ thuộc như thế nào vào những đại lượng đặc trưng sau đây của phân tử:
khối lượng phân tử, tốc độ chuyển động của phân tử, mật độ phân tử, lực liên kết phân tử?
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận và suy nghĩ câu trả lời.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận
- GV mời 2 – 3 HS trả lời câu hỏi. Gợi ý trả lời:
+ Phân tử chuyển động với vận tốc càng lớn thì va đập với vỏ bình càng mạnh và áp
suất của khí trong bình càng lớn.
+ Khối lượng phân tử càng lớn, số phân tử càng nhiều thì va đập với bình càng nhiều, áp suất càng lớn.
Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV nhận xét chung và dẫn dắt vào bài học mới: Để tìm hiểu rõ hơn về vấn đề này,
chúng ta cùng tìm hiểu trong bài học ngày hôm nay – Bài 12: Áp suất khí theo mô hình
động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ.
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1. Tìm hiểu áp suất khí do một phân tử khí gây lên thành bình phụ thuộc
vận tốc của phân tử
a. Mục tiêu: HS thiết lập được biểu thức tính áp lực và áp suất do một phân tử khí khối
lượng m chuyển động theo phương Ox tốc độ vx tác dụng lên một mặt bên của bình.
b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về
sự phụ thuộc của áp suất do một phân tử khí chuyển động theo một phương lên thành bình. 3 c. Sản phẩm:
- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu được tác dụng của một
phân tử khí lên thành bình.
- HS hoàn thành phiếu học tập số 1.
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Nhóm:…………………………………………….
Đề bài: Xét một phân tử khí lí tưởng có khối lượng m chuyển động với tốc độ vx theo
phương Ox theo hướng vuông góc thành bình đến va chạm với thành bình. Coi bình có
dạng hình hộp chữ nhật cạnh l.
Coi va chạm giữa phân tử và thành bình là hoàn toàn đàn hồi.
1. Động lượng của phân tử trước và sau va chạm với thành bình là:
Động lượng trước: ppt = ........................... Động lượng sau: p'pt = ...............................
2. Độ biến thiên động lượng của phân tử là:
ppt = ...........................
3. Động lượng mà phân tử đã truyền cho thành bình trong lần va chạm này là:
p = ................................
4. Coi rằng sau lần va chạm đầu phân tử chuyển động tự do, không va chạm với phân
tử khác. Sau khoảng thời gian ngắn nhất bao lâu phân tử này lại va chạm với thành bình ABCD?
t = ................................
5. Áp dụng công thức tính áp lực F = P/t , thay các biểu thức ở trên, tìm được áp lực
do phân tử khí chuyển động gây lên thành bình:
F = ................................
6. Diện tích thành bình ABCD là: 4