Giáo án Vật lí 10 - Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí

Ngày soạn: 10/09/2020
Ngày giảng: 14/09/2020
Giáo viên: Võ Thị Minh Phương
Tiết: 47
PHẦN HAI - NHIỆT HỌC
CHƯƠNG V – CHẤT KHÍ
Bài 28. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC
1. Kiến thức :	
- Nêu được nội dung cơ bản về cấu tạo chất.
- So sánh được các thể khí, lỏng, rắn về các mặt: loại nguyên tử, phân tử tương tác nguyên tử và chuyển động nhiệt.
- Phát biểu được nội dung cơ bản về thuyết động học phân tử chất khí.
- Định nghĩa được khí lí tưởng. 
2. Kỹ năng :
- Vận dụng được các đặc điểm về khoảng cách giữa các phân tử, về chuyển động phân tử, tương tác phân tử để giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, thể lỏng và thể rắn.
- Giải thích được một số hiện tượng trong cuộc sống.
3. Thái độ:
- Có thái độ say mê nghiên cứu các hiện tượng thực tế, vận dụng kiến thức được học để giải thích chúng.
- Có thái độ nghiêm túc trong thực nghiệm, tôn trọng thực nghiệm, tích cực liên hệ giữa kiến thức được học với thực tế.
4. Định hướng phát triển năng lực:
 Năng lực giao tiếp, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực tự học, năng lực vận dụng.
II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH
1. Giáo viên:
- Nghiên cứu kĩ mục tiêu bài học.
- Tìm hiểu kĩ mục đích, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động.
- Phương tiện: Sách giáo khoa, sách giáo viên, kế hoạch dạy học, máy chiếu, bảng phụ.
2. Học sinh:
- Ôn lại khái niệm về cấu tạo chất đã học ở lớp 8.
III. PHƯƠNG PHÁP
 Nêu và giải quyết vấn đề, thuyết trình, vấn đáp, dạy học nhóm.
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC - GIÁO DỤC
1. HOẠT ĐỘNG 1: KHỞI ĐỘNG
- Mục đích: Thu hút sự tập trung chú ý, tư duy, nhận thức, gợi hứng thú, chuẩn bị tâm thế, huy động kiến thức cũ, kiến thức liên quan làm hành trang để tiếp nhận kiến thức mới.
- Phương pháp: Thuyết trình, vấn đáp.
- Thời gian: 6 phút
Hoạt động của giáo viên và học sinh
Kiến thức cơ bản
GV: Lớp 10 chúng ta sẽ được học hai phần lớn đó là “cơ học” và “nhiệt học”. Chúng ta đã được tìm hiểu về cơ học, hôm nay chúng ta sẽ sang phần hai là “nhiệt học”. 
GV: Trong phần hai sẽ có ba chương, nay ta sẽ tìm hiểu chương đầu tiên, đó là “Chương V- Chất khí”.
GV: Để biết vật chất thông thường tồn tại dưới những trạng thái nào? Những trạng thái đó có những đặc điểm gì để ta phân biệt? Giữa chúng có mối liên hệ hay biến đổi qua lại gì không? Đó là những vấn đề mà ta nghiên cứu trong bài học ngày hôm nay. “Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí”.
HS: Lắng nghe, nhận thức vấn đề.
GV: Các em hãy quan sát hình ảnh ( hình chiếu) và kết hợp những điều đã biết trả lời cho cô câu hỏi “Thể tích và hình dạng của nước đá, nước và hơi nước như thế nào?”
HS: Quan sát hình ảnh và trả lời.
GV: (nhận xét, giảng)
 Nước đá, nước và hơi nước có cùng cấu tạo chất về mặt hóa học, rõ ràng là sự liên kết giữa hidro và oxi tạo ra các phân tử nước nhưng ở điều kiện khác nhau thì các trạng thái chất của chúng khác nhau và trạng thái chất đấy hoàn toàn phù hợp với tự nhiên, cũng có ba thể rắn, lỏng, khí. Và ta sẽ đi nghiên cứu từng phần để biết vì sao ở các trạng thái chất chúng như thế nhé.
HS: Lắng nghe, nhận thức vấn đề.
PHẦN HAI - NHIỆT HỌC
CHƯƠNG V - CHẤT KHÍ
BÀI 28. CẤU TẠO CHẤT. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
2. HOẠT ĐỘNG 2: HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI
- Mục đích: Trang bị cho học sinh những kiến thức mới liên quan đến tình huống/vấn đề nêu ra ở hoạt động khởi động.
- Phương pháp: Thuyết trình, đàm thoại, nêu và giải quyết vấn đề, thảo luận, dạy học theo nhóm.
- Thời gian: 33 phút
Hoạt động của giáo viên và học sinh
Kiến thức cơ bản
HOẠT ĐỘNG 1: Nhắc lại những kiến thức đã học về cấu tạo chất
GV: Đầu tiên ta sẽ đi tìm hiểu lại các kiến thức đã học ở lớp 8.
GV: Khi ta thổi khí vào quả bóng bay thì các em thấy có hiện tượng gì?
HS: Trả lời.
GV: Sau khoảng một đến hai ngày thì quả bóng như thế nào? Nó còn căng phồng như trước không?
HS: Trả lời.
GV: Nhận xét và hỏi lí do tại sao quả bóng xẹp đi.
HS: Trả lời.
GV: (nhận xét, giảng) 
 Khi chúng ta thổi những quả bóng bay thì khí sẽ vào trong quả bóng và làm cho quả bóng căng phồng lên. Nhưng để một đến hai ngày thì ta thấy quả bóng bị xẹp đi dù đã buộc rất chặt. Sở dĩ như vậy là do giữa các phân tử của quả bóng có khoảng cách. Do đó các phân tử khí trong quả bóng có thể chui ra ngoài và làm cho quả bóng bị xẹp.
GV: Các em có thể quan sát thêm cấu trúc tinh thể muối ăn NaCl (hình chiếu). Khi phân tích cấu trúc tinh thể muối ăn thì người ta thấy rằng cấu trúc của tinh thể muối ăn có dạng lập phương và giữa các phân tử, nguyên tử cũng có khoảng cách. Vậy từ việc giải thích này ta có thể đưa ra kết luận đầu tiên. Đó là “Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử và giữa các phân tử có khoảng cách”.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Nếu ta nhỏ vài giọt mực xanh vào ly nước trong suốt thì các em thấy hiện tượng gì xảy ra?
HS: Trả lời.
GV: Nhận xét và hỏi lí do tại sao ly nước trong suốt lại chuyển sang màu xanh.
HS: Trả lời.
GV: (nhận xét, giảng) 
 Nếu ta nhỏ vài giọt mực xanh vào ly nước trong suốt, một lúc sau sẽ thấy cả ly nước đều có màu xanh. Điều đó chứng tỏ các phân tử mực không đứng yên mà nó sẽ chuyển động hỗn loạn không ngừng và phân bố đều khắp ly nước cho nên ly nước sẽ có màu xanh. Không chỉ mỗi phân tử mực mà cả phân tử nước ở trong ly cũng chuyển động hỗn loạn không ngừng. Như vậy ta có thể đi được kết luận thứ hai về cấu tạo chất. Đó là “Các phân tử chuyển động không ngừng”.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Nếu bỏ đường vào một ly nước nóng và một ly nước lạnh thì xảy ra hiện tượng gì?
HS: Trả lời.
GV: (Nhận xét, giảng) 
 Nếu bỏ đường vào một ly nước nóng và một ly nước lạnh thì đường trong ly nước nóng tan nhanh hơn và nhiều hơn so với ly nước lạnh. Chứng tỏ ở bên ly nước nóng các phân tử đường sẽ chuyển động hỗn loạn nhanh hơn cho nên nó hòa tan nhanh hơn.
GV: Dưới đây là hình ảnh mô phỏng sự chuyển động của các phân tử nước ở điều kiện thường và khi đun nóng (hình chiếu). Từ đây ta có thể đi đến kết luận thứ ba “Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao”.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Tại sao viên phấn, cây bút, cái bàn, vẫn giữ được hình dạng khi các phân tử chuyển động? Ví dụ như khi bóp quả bóng cao su và quả bóng kim loại. Tại sao bóp quả bóng cao su dễ hơn còn quả bóng kim loại khó bóp hơn? Vậy lực gì đã khiến cho các phân tử của quả bóng liên kết lại với nhau khiến ta khó bóp quả bóng kim loại hơn? Để trả lời được câu hỏi này thì ta cùng qua phần I.2.
HS: Lắng nghe, nhận thức vấn đề.
HOẠT ĐỘNG 2: Tìm hiểu về lực tương tác phân tử
GV: Giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. Lực này được gọi là lực tương tác phân tử. 
GV: Độ lớn của hai lực này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. 
GV: Gọi r0 là kích thước phân tử, r là khoảng cách giữa hai phân tử.
GV: Dán bảng phụ, yêu cầu HS nhận xét về độ lớn lực tương tác trong các trường hợp.
HS: Trả lời. 
GV: (Nhận xét và kết luận)
+) r = r0 => Fđẩy = Fhút
+) r > r0 => Fhút > Fđẩy
+) r Fđẩy > Fhút
GV: Lưu ý: Nếu như khoảng cách giữa các phân tử rất lớn (lớn hơn nhiều lần kích thước phân tử) thì coi như lực tương tác giữa chúng không đáng kể. Vậy khoảng cách giữa các phân tử rất lớn r ≫ r0 thì F ≈ 0.
GV: Để hình dung được sự tồn tại đồng thời của lực hút và lực đẩy thì người ta có thể dùng mô hình sau đây (hình chiếu).
GV: Chú ý: Mô hình trên chỉ cho phép hình dung gần đúng sự xuất hiện lực đẩy và lực hút phân tử; không cho thấy bản chất cũng như sự phụ thuộc của độ lớn của lực này vào khoảng cách giữa các phân tử.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Áp dụng kiến thức vừa học và trả lời câu C1.
HS: Trả lời.
GV: (Nhận xét, giảng) 
 - Khi chưa mài nhẵn khoảng cách giữa các phân tử rất lớn nên giữa các phân tử không có lực hút và chúng không hút nhau.
 - Khi mài nhẵn khoảng cách giữa các phân tử đủ lớn để lực hút xuất hiện hút các phân tử lại với nhau.
HOẠT ĐỘNG 3: Tìm hiểu các thể rắn, lỏng, khí
GV: Vì giữa các phân tử có lực tương tác và lực tương tác giữa các chất khác nhau thì chúng sẽ khác nhau. Do đó trong tự nhiên sẽ hình thành các chất ở các thể rắn, lỏng, khí và chúng cũng mang những đặc điểm khác nhau. Vậy để biết các thể này có đặc điểm gì ta sang phần I.3.
HS: Lắng nghe, nhận thức vấn đề.
GV: Cho HS thảo luận nhóm trong 5 phút, quan sát hình ảnh (hình chiếu) kết hợp SGK-152 và hoàn thành bảng sau:
NỘI DUNG
THỂ RẮN
THỂ LỎNG
THỂ KHÍ
Khoảng cách phân tử
Tương tác phân tử
Chuyển động phân tử
Hình dạng
Thể tích
HS: Thảo luận nhóm, quan sát hình ảnh và nghiên cứu SGK để trả lời.
GV: Nhận xét và nêu kết luận.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Dựa vào nội dung vừa tìm hiểu hãy so sánh tính chịu nén của chất rắn, lỏng, khí? Giải thích?
HS: Trả lời.
GV: (Nhận xét và nêu kết luận)
 - Chất rắn ít chịu nén nhất bởi nó có mật độ 
phân tử lớn và khoảng cách giữa các phân tử rất nhỏ.
 - Chất khí chịu nén nhiều nhất vì nó có mật độ phân tử nhỏ và khoảng cách giữa các phân tử rất lớn. 
Kết luận: Tính chịu nén: Rắn < Lỏng < Khí
GV: Ngoài ba thể rắn, lỏng, khí các em lưu ý là nếu nhiệt độ tăng lên đến hàng triệu độ và ở nhiệt độ này, vật chất sẽ không tồn tại ở ba dạng ta đã gặp mà nó sẽ tồn tại ở trạng thái đặc biệt gọi là Plasma. Và trong trạng thái Plasma, vật chất không còn tồn tại dưới dạng các nguyên tử, phân tử mà nó sẽ tồn tại dưới dạng ion mang điện. Có bạn nào biết Plasma xuất hiện ở đâu không ạ?
HS: Trả lời.
GV: (Nhận xét và nêu ví dụ)
 Ví dụ như ở trên mặt trời hay núi lửa trong lòng đất.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
HOẠT ĐỘNG 4: Tìm hiểu nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. Khái niệm khí lí tưởng
GV: Chúng ta vừa tìm hiểu xong nội dung cơ bản về chất và các thể rắn, lỏng, khí. Vậy để tìm hiểu rõ hơn về thể khí chúng ta sang phần II.
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề.
GV: Các em hãy quan sát hình ảnh sau (hình chiếu), kết hợp với kiến thức vừa tìm hiểu hãy nhận xét về cấu tạo chất khí.
HS: Quan sát và trả lời.
GV: (Nhận xét, kết luận) 
Ta thấy chất khí được cấu tạo từ các phân tử nhưng khoảng cách giữa các phân tử rất xa nhau cho nên ta có thể kết luận rằng “Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng”.
HS: Lắng nghe.
GV: Nếu ta khảo sát ở 200C và 400C thì phân tử khí chuyển động như thế nào? (hình chiếu)
HS: Quan sát và trả lời.
GV: (nhận xét và kết luận) 
Nếu ta khảo sát ở 200C và 400C thì ở 400C phân tử khí chuyển động mạnh hơn, nhanh hơn. Ta thấy nếu nhiệt độ càng cao thì các phân tử chuyển động càng nhanh. Vậy ta có thể đưa ra kết luận thứ hai “Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao”.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Nêu nội dung thứ ba của thuyết động học phân tử chất khí và yêu cầu cả lớp dựa vào nội dung này giải thích tại sao chất khí gây áp suất lên thành bình.
HS: Đọc bài và trả lời.
GV: (nhận xét và kết luận) 
 Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. Mỗi phân tử khí tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể nhưng vô số phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể và lực này gây ra áp suất của chất khí lên thành bình.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
GV: Tiếp theo chúng ta sang phần II.2. Khí lí tưởng.
GV: Đọc SGK, một em hãy cho cô biết khí lí tưởng là gì?
HS: Trả lời.
GV: (nhận xét, giảng)
 Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng.
 Dựa vào khái niệm này ta có đặc điểm về khí lí tưởng như sau:
- Kích thước các phân tử không đáng kể.
- Khi chưa va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử rất yếu.
- Các phân tử chuyển động hỗn loạn, chỉ tương tác khi va chạm với nhau và va chạm vào thành bình.
HS: Lắng nghe và ghi nhận.
I. Cấu tạo chất
1. Những điều đã học về cấu tạo chất
- Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử và giữa các phân tử có khoảng cách.
- Các phân tử chuyển động không ngừng.
- Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.
2. Lực tương tác phân tử
- Giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. Lực này được gọi là lực tương tác phân tử.
- Độ lớn lực tương tác phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử.
r0: kích thước phân tử
r: khoảng cách giữa 2 phân tử
+) r = r0 => Fđẩy = Fhút
+) r > r0 => Fhút > Fđẩy
+) r Fđẩy > Fhút
+) r ≫ r0 => F ≈ 0
3. Các thể rắn, lỏng, khí
NỘI DUNG
THỂ RẮN
THỂ LỎNG
THỂ KHÍ
Khoảng cách phân tử
Rất nhỏ
Lớn
Rất lớn
Tương tác phân tử
Rất mạnh
Khí < Lỏng < Rắn
Rất yếu
Chuyển động phân tử
Dao động quanh 1 vị trí cân bằng cố định
Dao động quanh 1 vị trí cân bằng di chuyển
Hỗn loạn
Hình dạng
Xác định
Phụ thuộc bình chứa
Không xác định
Thể tích
Xác định
Xác định
Không xác định
II. Thuyết động học phân tử chất khí
1. Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí
- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao.
- Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình.
2. Khí lí tưởng
Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng.
3. HOẠT ĐỘNG 3: LUYỆN TẬP
- Mục đích: Hoàn thiện kiến thức vừa chiếm lĩnh được, rèn luyện kĩ năng áp dụng kiến thức mới để giải quyết các tình huống/vấn đề trong học tập.
- Phương pháp: Thực hành, vấn đáp, hỏi và trả lời.
- Thời gian: 4 phút
Hoạt động của giáo viên và học sinh
Nội dung cần đạt
GV: Yêu cầu HS làm câu 5, 6, 7 trong SGK trang 154, 155.
HS: Trả lời.
GV: (nhận xét và kết luận)
 Câu 5. Các tính chất nào sau đây không phải là của phân tử?
A. Chuyển động không ngừng.
B. Giữa các phân tử có khoảng cách.
C. Có lúc đứng yên, có lúc chuyển động.
D. Chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.
 Câu 6. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất nhỏ, thì giữa các phân tử
A. chỉ có lực hút.
B. chỉ có lực đẩy.
C. có cả lực hút và lực đẩy, nhưng lực đẩy lớn hơn lực hút.
D. có cả lực hút và lực đẩy, nhưng lực đẩy nhỏ hơn lực hút.
 Câu 7. Tính chất nào sau đây không phải là của phân tử của vật chất ở thể khí?
A. Chuyển động hỗn loạn.
B. Chuyển động không ngừng.
C. Chuyển động hỗn loạn và không ngừng.
D. Chuyển động hỗn loạn xung quanh các vị trí cân bằng cố định.
C
C
D
4. HOẠT ĐỘNG 4: VẬN DỤNG
- Mục đích: Phát hiện các tình huống thực tiễn và vận dụng được các kiến thức để giải thích tình huống/vấn đề đã học.
- Phương pháp: Tự học, nêu và giải quyết vấn đề.
- Thời gian: 2 phút (hướng dẫn học sinh làm ở nhà)
 Áp dụng kiến thức vừa học và trả lời câu C2.
5. HOẠT ĐỘNG 5: TÌM TÒI, MỞ RỘNG
- Mục đích: Tìm tòi, mở rộng thêm những gì đã được học, dần hình thành nhu cầu học tập suốt đời.
- Phương pháp: Giao nhiệm vụ, tự học.
- Thời gian: Ở nhà
Nội dung yêu cầu: 
+ Làm bài tập còn lại trong SGK.
+ Tìm hiểu các hiện tượng liên quan đến thuyết động học phân tử chất khí.
Nhiệm vụ nối tiếp:Chuẩn bị bài 29.
V. RÚT KINH NGHIỆM
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
 Giáo viên
 (Ký và ghi rõ họ tên)