Sinh viên: Nguyễn Thị Quang NgọcGIÁO ÁNBài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮNI. MỤC TIÊU1. Kiến thức- Phát biểu và viết được công thức nở dài và nở khối của vật rắn.- Xác định công thức thể hiện quy luật phụ thuộc nhiệt độ của độ dài và thể tíchcủa vật rắn. Chỉ rõ ý nghĩa vật lý và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối.- Ý nghĩa thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trongđời sống và kĩ thuật.2. Kỹ năng- Xử lý các số liệu thực nghiệm để rút ra công thức nở dài của vật rắn.- Giải thích được các hiện tượng liên quan đến sự nở vì nhiệt của vật rắn trongđời sống và kĩ thuật.- Vận dụng được các cộng thức về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn để giảicác bài tập trong SGK và các bài tập tương tự.3. Thái độ, tình cảm, tác phong- Cẩn thận, tỉ mỉ trong quá trình xử lý số liệu.- Có ý thức xây dựng bài.- Nâng cao khả năng tìm tòi, học hỏi.II. CHUẨN BỊ1. Giáo viênBộ dụng cụ thí nghiệm dùng đo độ nở dài của vật rắn.2. Học sinh- Ôn lại kiến thức về sự nở vì nhiệt của chất rắn đã học ở lớp 6 ( chương III:Nhiệt học, bài 18: Sự nở vì nhiệt của chất rắn).- Chuẩn bị bài mới: “ Sự nở vì nhiệt của vật rắn”.III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC1Hoạt động của giáo viênHoạt động của học sinhHoạt động 1: Ổn định lớp. Nhắc lại kiến thức cũ. Đặt vấn đề (3 phút)- Ổn định lớp.- Kiểm tra sĩ số lớp- Lớp trưởng báo cáo sĩ số.- Nhắc lại kiến thức cũ:- Trả lời:+ Khi nung nóng hay làm lạnh một vật + Vật rắn nở ra khi nóng lên, co lại khirắn thì nó như thế nào?lạnh đi.+ Các chất rắn khái nhau nở vì nhiệt + Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệtgiống nhau hay khác nhau?khác nhau.+ Vậy khi nở ra hay co lại, đại lượngnào của vật rắn thay đổi?+ Thể tích và chiều dài.+ Tại sao giữa hai thanh ray của đường + Vì khoảng cách ấy làm cho hai thanhray không đội lên nhau đi dãn nở vìray xe lửa lại phải có một khe hở?nhiệt.+ Đại lượng nào của thanh ray thay đổithi nhiệt độ tăng?+ Chiều dài.Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm. Đưa ra công thức về sự nở dài (25 phút)- Thông báo: Sự tăng kích thước của vậtrắn theo một hướng đã chọn chẳng hạndọc theo chiều dài của một thanh rắn khinhiệt động tăng. Đó là sự nở dài.- Vấn đề: Sự nở dài của vật rắn vật rắnkhi nhiệt độ tăng phụ thuộc vào nhữngyếu tố gì và tuân theo quy luật nào?Biểu thức toán học nào thể hiện rõ quyluật đó?- Yêu cầu học sinh đề xuất phương án - Trả lời:thí nghiệm để đo độ nở dài của vật rắn.+ Dụng cụ thí nghiệm.+ Dụng cụ thí nghiệm: Vật để đo độ nở dài: Thanh đồng. Nguồn nhiệt làm nóng thanh đồng:2Đèn cồn. Nhiệt kế đo nhiệt độ và thước đo độdài của thanh đồng trước và sau khinung.+ Các bước tiến hành thí nghiệm.+ Các bước tiến hành: Đo nhiệt độ và chiều dài ban đầucủa thanh đồng. Dùng đèn cồn nung nóng thanhđồng. Sau đó dùng nhiệt kế đo nhiệt độvà thước đo chiều dài thanh đồng.- Nhận xét phương án thí nghiệm họcsinh đưa ra. Cụ thể là: việc đo nhiệt độthanh đồng bằng nhiệt kế là không khảthi, đo chiều dài thanh đồng bằng thướcđo thường là không chính xác.- Giới thiệu phương án thí nghiệm nhưSGK(trang 194).Đồng hồmicrometNhiệt kếThanh đồngNướcchảy raNước chảyvào- Tiến hành thí nghiệm biểu diễn:- Quan sát giáo viên làm thí nghiệm, ghi+ Xác định nhiệt độ và độ dài ban đầu lại kết quả đo được.của thanh đồng.+ Thay đổi nhiệt độ của thanh đồng3bằng cách thay đổi nhiệt độ của nước,đọc độ dài tăng thêm của thanh đồngtrên đồng hồ micromet.- Khi nhiệt độ tăng t thì thanh tăngthêm l. Vậy mỗi đơn vị chiều dài của - Mỗi đơn vị chiều dài của thanh dàithanh dài thêm bao nhiêu khi nhiệt độ thêm một lượng khi nhiệt độ tăng 1.tăng 1?- Độ tăng thêm này được gọi là .=.- Dựa vào bảng số liệu yêu cầu học sinh:+ Tính giá trị trung bình của hệ số .+Tính toán.+ Với sai số khoảng 5%, nhận xét xem + Kết luận: Có thể coi hệ số có giá trịhệ số có giá trị không thay đổi hay thay không đổi với thanh đồng trong thíđổi?nghiệm.+ Với = const thì độ nở dài phụ thuộc + Với = const thì = .. Khi đó, độ nở dàivào yếu tố nào? Biểu thức tính ra sao?tỉ lệ thuận với và . Trong đó = t - .- Kết luận:+ Độ nở dài: = ..(t - )+ Nếu thay = l - thì ta có:l = 1- .(t - )]Trong đó: l, lần lượt là độ dài của thanhđồng ứng với nhiệt độ và nhiệt độ t.- Quy nạp:+ Người ta làm thí nghiệm với các vậtrắn có độ dài khác nhau hoặc chất liệukhác nhau cũng thu được kết quả tươngtự.+ Với mỗi vật rắn thì hệ số là xác định.Nhưng đối với các vật rắn có chất liệukhác nhau thì hệ số là khác nhau. Dođó, các vật rắn khác nhau thì nở vì nhiệt4khác nhau.- Tại sao người ta không làm những- Trả lời: Vì hệ số nở dài của Inva nhỏ,thước đo chính xác bằng thép thườngkhi nhiệt độ thay đổi không quá lớn thìmà bằng sắt – kền (hợp kim Inva)?kích thước của thước thực tế không đổi.Hoạt động 3: Sự nở khối (8 phút)- Khi đúc người ta đổ kim loại nóng - Kim loại nóng chảy khi rót vào khuôn,chảy vào khuôn. Tại sao người ra phải nó đông lại thành vật cần đúc và vẫnlàm khuôn lớn hơn vật cần đúc?còn ở nhiệt độ cao, khi nguội vật đúc sẽco lại. Nếu kích thước của khuôn làmbằng đúng kích thước của vật cần đúc,lúc kim loại nguội kích thước của vậtđúc sẽ nhỏ hơn.- Trong trường hợp này, đại lượng nào - Thể tíchcủa vật đúc thay đổi khi vật nguội đi?- Thông báo: Khi tăng nhiệt độ, kíchthước của một vật rắn theo các hướngkhác nhau đều tăng lên theo quy luậtcủa sự nở dài. Như vậy thể tích của cảvật cũng tăng lên. Hiện tượng tăng thểtích của một vật theo nhiệt độ gọi là sựnở thể tích hay sự nở khối.- Vậy sự nở khối có tuân theo quy luật - Trả lời: Độ nở khối tuân theo quy luậttương tự như độ nở dài:nào không?= = ..(t - )với là hệ số nở khối.- Kết luận: Nhiều thí nghiệm chứng tỏrằng, độ nở khối của vật rắn (đồng chất,đẳng hướng) được xác định theo côngthức:= = ..(t - )Trong đó: = V –5Với V, lần lượt là thể tích của vật rắn ởnhiệt độ và nhiệt độ t.* Lưu ý:- Chỉ đối với vật rắn đồng chất, đẳnghướng thì 3.- Công thức được áp dụng cho tất cảcác chất lỏng trừ nước ở nhiệt độ lâncận 4 (vì ở nhiệt độ đó nước bị co lại vàcó thể tích nhỏ nhất).Hoạt động 4: Ứng dụng của sự nở vì nhiệt của vật rắn (6 phút)- Yêu cầu học sinh chỉ ra những ví dụ về - Khi lợp mái nhà bằng tôn, người tasự nở vì nhiệt của vật rắn đã gặp ở trong thường chỉ đóng đinh ở một đầu còn đầuđời sốngkia dùng dây buộc.- Giữa hai đầu thanh ray của đường sắtphải có khi hở.- Hai đầu cầu sắt phải đặt trên các gốiđỡ xê dịch được trên các con lăn.Khái quát: Khi vật rắn nở ra hay co lạiđều tác dụng một lực khá lớn lên các vậtkhác tiếp xúc với nó. Do đó người taphải chú ý đến dự nở vì nhiệt trong kĩthuật. Cụ thể: Khi chế tạo, lắp ráp máymóc hoặc xây dựng các công trình,người ta phải tính toán để khắc phục tácdụng có hại của sự nở vì nhiệt sao chocác vật rắn không bị cong hoặc nứt, gãykhi nhiệt độ thay đổi.- Giới thiệu cho học sinh những ứngdụng có lợi về sự nở vì nhiệt của vậtrắn: lồng ghép đai sắt vào các bánh xe,chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng –ngắt tự động mạch điện,...6Hoạt động 4: Củng cố. Giao nhiệm vụ về nhà (3 phút)- Nhắc lại những kiến thức trọng tâmcủa bài học:+ Phát biểu và viết được công thức nởdài và nở khối của vật rắn.+ Xác định công thức thể hiện quy luậtphụ thuộc nhiệt độ của độ dài và thể tíchcủa vật rắn. Chỉ rõ ý nghĩa vật lý và đơnvị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối.- Giao nhiệm vụ về nhà:+ Giải các bài tập trong SGK (trang 197).+ Tìm hiểu thêm những ứng dụng thựctiễn của việc tính toán độ nở dài và độnở khối của vật rắn trong đời sống vàkĩ thuật.NỘI DUNG GHI BẢNGBài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮNI. Sự nở dài1. Thí nghiệm:2. Kết luận:- Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài.- Độ nở dài của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ và độ dàiban đầu của vật đó.= ..Trong đó:+ = l - : độ nở dài của vật rắn.+ = t - : độ tăng nhiệt độ của vật rắn.+ l, lần lượt là độ dài của vật rắn ở nhiệt độ t, .+ : hệ số nở dài ()7- Đối với mỗi vật rắn thì hệ số là xác định. Nhưng đối với các vật rắn có chấtliệu khác nhau thì hệ số là khác nhau.II. Sự nở khối- Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.- Độ nở khối của vật rắn (đồng chất, đẳng hướng) được xác định theo côngthức:=Trong đó:+ = V - : độ nở khối của vật rắn.+ = t - : độ tăng nhiệt độ của vật rắn.+ V, lần lượt là độ dài của vật rắn ở nhiệt độ t, .+ : hệ số nở khối ()* Lưu ý:- Chỉ đối với vật rắn đồng chất, đẳng hướng thì 3.- Công thức được áp dụng cho tất cả các chất lỏng trừ nước ở nhiệt độ lân cận 4(vì ở nhiệt độ đó nước bị co lại và có thể tích nhỏ nhất).III. Ứng dụng- Người ta lợi dụng sự nở vì nhiệt của vật rắn để lồng ghép đai sắt vào các bánhxe, chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng – ngắt tự động mạch điện,...- Khi chế tạo, lắp ráp máy móc hoặc xây dựng các công trình, người ta phải tínhtoán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật rắn không bịcong hoặc nứt, gãy khi nhiệt độ thay đổi.8
Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN.I. PHIẾU HỌC TẬP TÌM HIỂU BÀI:1. Tại sao giữa hai đầu thanh ray của đường sắt lại phải có một khe hở ? Thế nào là sự nở vì nhiệt của vật rắn? Thế nào là sựnở dài ?2. Nghiên cứu thí nghiệm hình 36.2; bảng 36.1 : mơ tả và trình bày cách tiến hành thí nghiệm; Kết quả thí nghiệm; Nhận xétđộ nở dài (độ tăng thêm về chiều dài) phụ thuộc như thế nào vào chiều dài ban đầu và độ tăng nhiệt độ ? Tìm các video thểhiện sự nở vì nhiệt ?3. Độ nở dài của vật rắn phụ thuộc những yếu tố nào? Gọi l o là độ dài của thanh ở nhiệt độ t o; l là chiều dài của thanh ở nhiệtđộ t. Viết biểu thức xác định chiều dài của thanh rắn ở nhiệt độ t ?4. Thế nào là sự nở thể tích (sự nở khối) ? Gọi V o là độ dài của vật rắn ở nhiệt độ t o; V là chiều dài của vật rắn ở nhiệt độ t.Viết biểu thức xác định thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t ?5. Nêu những ứng dụng của hiện tượng nở vì nhiệt ?-------------------II. PHIẾU GHI BÀI:1. SỰ NỞ DÀI.. Sự nở vì nhiệt của vật rắnSỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN.. Sự nở dài :. Độ nở dài ∆ l của thanh rắn. Biểu thức xác định chiều dài của thanh rắn ở nhiệt độ t :. Trong đó,.lo là∆l = l – lo : Độ nở dài của thanh rắn.; l làα: là2. SỰ NỞ KHỐI.. Sự nở khối :. Biểu thức xác định thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t (đồng chất, đẳng hướng) :. Trong đó,.Vo là∆V = V – Vo : Độ nở dài của thanh rắn.3. ỨNG DỤNG .; V làβ: làIII. PHIẾU HỌC TẬP VẬN DỤNG:Câu 1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng.1. Sự tăng độ dài của thanh rắn khi nhiệt độ tăng làa) sự nở khối.2. Cơng thức Dl = l – l0 = αl0Δt (với l0 và l lần lượt là độ dài của thanh rắn ở nhiệt độ đầu t 0 và nhiệt b) một trên độ (1/K).độ cuối t, còn Δt = t – t0 là độ tăng nhiệt độ của thanh rắn , α là hệ số tỉ lệ) gọi là3. Đại lượng vật lý cho biết độ nở dài tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ tăng thêm một độ (1 K hoặc c) hệ số nở dài.10C) gọi là4. Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng làd) sự nở dài.5. Cơng thức DV = V – V0 = βV0 Δt (với V0 và V lần lượt là thể tích của vật rắn ỡ nhiệt độ đầu đ) cơng thức nở khối.t0 và nhiệt độ cuối t, còn Δt = t – t0là độ tăng nhiệt độ , β là hệ số tỉ lệ ) gọi là6. Đơn vị đo của các hệ số nở dài và nở khối làe) cơng thức nở dài.Câu 2. So sánh sự nở dài của nhơm, đồng và sắt bằng cách liệt kê chúng theo thứ tự giảm dần của hệ số nở dài. Phương ánnào sau đây là đúng?A. Nhơm , đồng , sắt.B. Sắt , đồng , nhơm.C. Đồng , nhơm , sắt.D. Sắt , nhơm , đồng.Câu 3. So sánh sự nở dài của thủy tinh, thạch anh và hợp kim inva bằng cách liệt kê chúng theo thứ tự giảm dần của hệ sốnở dài. Thạch anh có hệ số nở dài là 1,5.10-6 K-1 . Phương án nào sau đây là đúng?A. Inva, thủy tinh, thạch anh.B. Thủy tinh, inva, thạch anh.C. Inva , thạch anh, thủy tinh.D. Thủy tinh, thạch anh, inva.Câu 4. Ngun tắc hoạt động của dụng cụ nào dưới đây khơng liên quan đến sự nở vì nhiệt ?A. Băng kép.B. Ampe kế nhiệt.C. Nhiệt kế kim loại.D. Đồng hồ bấm giây.Câu 5. Một băng kép gồm 2lá kim loại phẳng, ngang có độ dài và tiết diện giống nhau được ghép chặt với nhau bằng cácđinh tán: là đồng ở phía dưới , là thép ở phía trên. Khi bị nung nóng thì băng kép này sẽ bị uốn cong xuống hay cong lên? Vìsao?A. Bị uốn cong xuống phía dưới. Vì đồng có hệ số nở dài lớn hơn thép.B. Bị uốn cong lên phía trên. Vì thép có hệ số nở dài lớn hơn đồng.C. Bị uốn cong xuống phía dưới. Vì đồng có hệ số nở dài nhỏ hơn thép.D. Bị uốn cong lên phía trên. Vì thép có hệ số nở dài nhỏ hơn đồng.Câu 6. Một thanh dầm cầu bằng sắt có độ dài 10 m khi nhiệt độ ngồi trời là 10 0C. Độ dài của thanh dầm cầu sẽ tăng thêmbao nhiêu khi nhiệt độ ngồi trời là 400C? Hệ số nở dài của sắt là 12.10-6 K-1 .A. Tăng xấp xỉ 36 mm.B. Tăng xấp xỉ 1,2 mm.C. Tăng xấp xỉ 3,6 mm.D. Tăng xấp xỉ 4,8 mm.Câu 7. Một thanh nhơm và một thanh thép ở 0 0C có cùng độ dài là l0 . Khi nung nóng tới 100 0C thì độ dài của hai thanhchênh lệch nhau 0,50 mm. Hỏi độ dài l 0 của hai thanh này ở 00C là bao nhiêu ? Hệ số nở dài của nhơm là 24.10 -6 K-1 và củathép là 12.10-6 K-1 .A. l0 ≈ 417 mm.B. l0 ≈ 500 mm.C. l0 ≈ 250 mm.D. l0 ≈ 1500 mm.Câu 8. Một tấm đồng hình vng ở 0 0C có cạnh dài 50 cm. Cần nung nóng tới nhiệt độ t là bao nhiêu để diện tích của đồngtăng thêm 16 cm2? Hệ số nở dài của đồng là 17.10-6 K-1 .A. t ≈ 5000C.B. t ≈ 1880C.C. t ≈ 8000C.D. t ≈ 1000C.Câu 9. Tại sao đổ nước sôi vào cốc thủy tinh thì cốc thủy tinh hay bò nứt vỡ còn cốcthạch anh không bò nứt vỡ ?A. Vì thạch anh có độ nở khối nhỏ hơn thủy tinh.B. Vì cốc thủy tinh có đáy mỏnghơn.C. Vì cốc thạch anh có thành dày hơn.D. Vì thạch anh cứng hơn thủy tinh.o3Câu 10. Khối lượng riêng của sắc ở 0 C là 7,8.10 kg/m3. Khối lượng riêng của sắt ở8000C sẽ là :A. 7,900.103kg/m3.B. 7,581.103kg/m3.C.7,875.103 kg/m3.D.337,485.10 kg/m .Câu 11. Một quả cầu bằng đồng thau có R = 50cm ở t = 250C. Tính thể tích của quả cầu ở nhiệt độ 600C ? Biết hệ số nở dài1,8.10-5 K-1Câu 12. Tìm độ nở khối của 1 quả cầu nhơm bán kính 40cm khi nó được đun nóng từ 0 0C đến 1000C, biết α = 24.10-6 K-1 ?Câu 13. Để chế tạo các cực của bóng đèn điện, người ta khơng dùng đồng hoặc thép mà phải dùng hợp kim platinit (théppha platin. Tại sao?Câu 14. Trong cơng nghệ đúc kim loại (đồng, gang , ...) , người ta phải chế tạo khn đúc có thể tích bên trong lớn hơn thểtích của vật đúc. Tại sao?Câu 15. Khi mua cốc thủy tinh, người ta thường chọn cốc mỏng mà khơng chọn cốc dày. Hơn nữa, trước khi rót nước sơivào trong cốc , thường bỏ vào trong cốc thủy tinh một chiếc thìa bằng nhơm hoặc bằng thép inơc. Tại sao ?Câu 16. Một thước kẹp bằng thép có giới hạn đo là 150 mm được khắc vạch chia ở 10 0C. Tính sai số của thướt kẹp này khisử dụng nó ở 400C. Hệ số nở dài của thép dùng làm thướt kẹp là 12.10-6 K-1.Nếu thướt kẹp nói trên được làm bằng hợp kim inva (thép pha 36% niken) thì sai số của thướt kẹp này khi sử dụng nó ở400C sẽ là bao nhiêu ? Hệ số nở dài của hợp kim inva là 0,9.10 -6 K-1.Câu 17. Tại tâm của một đĩa tròn bằng sắt có một lỗ thủng. Đường kính lỗ thủng ở 0 0C bằng 4,99 mm. Tính nhiệt độ cần |
