Открытый урок по теме "Температура. Тепловое равновесие"

Открытый урок по теме

"Температура. Тепловое равновесие", 10а класс.

Цели урока:

-сформировать понятие о термодинамических параметрах, температуре, рассмотреть температуру как характеристику состояния теплового равновесия термодинамической системы;

-способствовать развитию учебных действий: работать с учебником, выбирать главное, анализировать, делать выводы, а также производить измерения термометром, выражать температуру в других температурных шкалах;

- формирование у учащихся нравственных норм поведения, дисциплины, организованности, творческого подхода к учебному процессу, умений общаться с одноклассниками.

Оборудование: ПК, мультимедийный проектор, задания на листах А4 каждому.

1.     Организационный момент

- Что такое термометр, мы знаем с малых лет. А известно ли вам, что термометрия - наука об измерении температуры - составляет целый раздел физики и уходит корнями в глубь тысячелетий?

Изобретению термометра предшествовало создание термоскопа - прибора, который отмечал изменение температуры (см. рисунок). При потеплении воздух внутри шара расширялся и вытеснял воду из шара в трубку. По изменению уровня воды и судили об изменении температуры. В XVII веке термоскопы стали изготавливать в виде герметично запаянной трубки, заполненной ртутью или спиртом. С этого момента показания термоскопов перестали зависеть от атмосферного давления. Опыты с ними стали всеобщим увлечением, ими даже украшали комнаты. Но, чтобы термоскоп стал термометром, нужно было научиться выражать его показания в виде числа, то есть изобрести шкалу. Как же это сделать? Разные ученые поступали по-разному.

Известно, что соль, смешанная со льдом, разъедает его, частично превращая в воду. При этом смесь сильно охлаждается. Исследуя это явление, американец Д. Фаренгейт обнаружил, что температура их смеси не зависит ни от количества льда, ни от количества соли, ни от температуры в лаборатории. Температуру этой смеси он и принял за 0 °F (читается: ноль градусов по Фаренгейту). Француз Р. Реомюр предложил в качестве нуля градусов принять температуру замерзания воды. Температуру кипения воды он принял за 80 °R (читается: восемьдесят градусов по Реомюру).

Проверку шкалы Реомюра выполнял шведский ученый А. Цельсий. Он, в частности, писал: "Эти опыты я повторял два года, во все зимние месяцы, при различной погоде и разнообразных изменениях состояния барометра и всегда находил точно такую же точку на термометре. Я помещал термометр не только в тающий лед, но также при сильных холодах приносил снег в мою комнату на огонь до тех пор, пока он не начинал таять. Я помещал также котел с тающим снегом вместе с термометром в топящуюся печь и всегда находил, что термометр показывал одну и ту же точку, если только снег лежал плотно вокруг шарика термометра".

Тщательно проверив постоянство температуры таяния льда, Цельсий принялся за исследование температуры кипения воды. Он, в частности, обнаружил, что она зависит от наличия примесей и внешнего давления. В горах, например, где атмосферное давление низкое, вода закипает при меньшей температуре.

Усилиями А. Цельсия и другого шведского ученого, К. Линнея, была создана шкала, которой мы пользуемся и сегодня. В ней имеются две постоянные точки: 0 °С - температура сосуществования воды и льда, 100 °С - температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между этими так называемыми реперными точками шкалы, поделенное на 100 равных частей, называется градусом температурной шкалы Цельсия (лат. "градус" - шаг, ступень).

Таким образом, ученые XVIII века называли температурой то, что показывали их термометры. Поэтому в разных странах были приняты различные температурные шкалы. Единство измерений температуры стало возможным лишь век спустя, благодаря усилиям англичанина У. Томсона. Он вошел в историю физики тем, что ввел абсолютную шкалу температуры.

2.     Актуализация первичных знаний

На доске представлен слайд-схема:

Известна температура некоего тела t = -27^оС. Надо рассчитать давление по формуле: p = nkt.

Каков будет знак результата? Почему? Может ли такое быть?

Т.к. значение давления - величина положительная, воспользуемся шкалой, в которой нет "отрицательных" температур. Такую шкалу ввел Кельвин (У. Томсон).

Учитель объясняет содержание новой темы, а обучающиеся выполняют конспект по ходу изложения материала:

Измеряемая по шкале Цельсия температура может быть как положительной, так и отрицательной, в то время как абсолютная температура всегда неотрицательна. Наименьшая температура по абсолютной шкале - это абсолютный нуль. При такой температуре P=0, что согласно МКТ возможно, если средняя кинетическая энергия молекулы равна нулю.

Таким образом, при абсолютном нуле температуры прекращается тепловое движение частиц вещества. Ниже этой температуры быть уже не может. Эта температура приблизительно равна - 273^oС.

Единица абсолютной температуры называется кельвином [K].

Универсальность введения абсолютной шкалы ещё и в том, что цена деления шкалы совпадает со шкалой Цельсия:

1 К = 1^oС

На рисунке указано соответствие двух температурных шкал.

Опытным путем было установлено, что при постоянном объеме и температуре давление газа прямо пропорционально его концентрации. Объединяя экспериментально полученные зависимости давления от температуры и концентрации, получаем уравнение:

р = nkT,

где - k коэффициент пропорциональности - постоянная Больцмана.

Постоянная Больцмана связывает температуру со средней кинетической энергией движения молекул в веществе. Это одна из наиболее важных постоянных в МКТ. Температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества. Следовательно, температуру можно назвать мерой средней кинетической энергии частиц, характеризующей интенсивность теплового движения молекул. Этот вывод хорошо согласуется с экспериментальными данными, показывающими увеличение скорости частиц вещества с ростом температуры.

Рассуждения, которые мы проводили для выяснения физической сущности температуры, относятся к идеальному газу. Однако выводы, полученные нами, справедливы не только для идеального, но и для реальных газов. Справедливы они и для жидкостей и твердых тел. В любом состоянии температура вещества характеризует интенсивность теплового движения его частиц.

Задание: выразите температуру в градусах по Кельвину – 50⁰С, 100⁰С, температуру человека; выразите температуру в градусах Цельсия – 50К, 100К, -100К. Самая низкая температура в природе? (-273⁰С)Чему равна скорость движения молекул при абсолютном нуле? (0 м/с)

Г) От каких величин зависит температура? (давления)

P= 1|3m₀nv²    v=0     p=0   p ~ v²v~T    E_k ~T        Ek = 3|2 kT (T=0  Ek =0 )

k– коэффициент пропорциональности, который связывает энергетическую и абсолютную температуры.

k– постоянная Больцмана  k = 1,38*10^-23Дж/К

  чем больше температура, тем больше давление.

3.     Закрепление  Тест   Вариант 1

Вариант 2

4.     Итог урока

Заключительный тест из 10 вопросов

1. Что такое температура?

А. свойство присущее всем телам; 

В. физическая величина;

С.явление природы; 

D термин, применяемый для каждой молекулы в отдельности; 

Е свойство присущее отдельным молекулам.

2.Что такое диффузия?

А. Явление, при котором вещества смешиваются друг с другом;

В. Явление, при котором вещества не смешиваются друг с другом;

С.Явление проникновения частиц одного вещества в межмолекулярное пространство другого вещества.

D. Перемешивание веществ под влиянием  внешних условий;

Е. Самопроизвольное перемешивание.

3.Какие  параметры  двух тел должны быть одинаковыми, чтобы они находились в тепловом равновесии?

А.объём и температура; В.масса и давление;

С.температура; D давление и объем; Е. масса, температура.

4.Какое явление, названное затем его именем, впервые наблюдал Роберт Броун?

А.беспорядочное движение отдельных атомов;

В. беспорядочное движение отдельных  молекул;

С.непрерывное движение мелких твердых частиц взвешенных в жидкости;

D. опускание больших частиц на дно сосуда.

Е. неподвижные частицы;

5.Укажи термодинамические параметры из перечисленных величин: 1молярная масса, 2температура, 3скорость,4 давление, 5концентрация, 6число молекул, 7 объем. 8 количество вещества:

А.1,2,3.         В.4,5,6.         С.7,8,2        .D.1,5,8.      Е. 2,4,7.

6.В сосуде находится  один моль вещества, чему равно  число молекул этого вещества?

А.6,02∙1023 штук;      В.12∙10-12 штук;    С. 1030штук;      D. 6,02∙10-23 штук;    Е. 6,02∙1020 штук .

7.Броуновское движение обусловлено:

А.столкновением  молекул жидкости друг с другом;

В.столкновением  частиц взвешенных в жидкости;

С. столкновением молекул жидкости с частицами, взвешенными в ней;

D. силами притяжения между молекулами; 

Е. силами отталкивания между частицами.

8.Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале соответствует температуре 270С по шкале Цельсия?

А. 3270К;   В.3000К;  С.2730К;  D.-2460К;    Е.-270К.

9.В каких единицах измеряется абсолютная температура?

А.Паскалях;  В Ваттах; С. Ньютонах; D. Градусах Цельсия;  Е. Кельвинах.

10.Какое примерно значение температуры по шкале Цельсия соответствует температуре 2000К по абсолютной шкале:

А. -730С;      В.-4730С;         С. 730С;        D. 4730С;   Е.нет правильного ответа.

5.     Домашнее задание:§4.4, упр№8

Отзыв коллег об открытом уроке физики

на тему:

"Температура.Тепловое равновесие"

В процессе урока осуществлялись такие учебные действия, как целеполагание, постановка проблемного вопроса, самостоятельное добывание информации, составление плана и алгоритма каждого этапа работы. В начале урока учитель повторил с учениками теоретический материал по теме «Тепловые явления».На этапе при изложении нового материала учитель проводит демонстрационный опыт с использованием модели двигателя внутреннего сгорания.

На уроке параллельно с изучением нового материала проводился опрос и повторение ранее изученного. Диалог учителя с учащимися показал, что учащиеся знают ряд математических терминов, они также умеют обобщать, делать выводы, применять полученные знания на практике. Учитель грамотно использует разные методы работы (устный опрос, комментированная работа учащихся у доски, математические вычисления при решении задач, нахождение собственных ошибок и исправление их, самостоятельная работа учащихся. Структура и содержание урока соответствовала всем принципам развивающего обучения. Учащиеся принимали активное участие на протяжении всего урока. На уроке была использована групповая работа, которая позволила включить всех учащихся в работу, а также работа в парах при взаимопроверке, решение у доски, самостоятельная работа на местах. Органично в уроке была использована мультимедийная презентация, которая помогла учащимся использовать информационно - коммуникационные технологии в качестве средства наглядности и в качестве дидактического пособия.

Применяемые методы (наглядные, словесные и практические) и применяемые информационно-коммуникационные технологии, позволили учителю сохранить познавательную активность учащихся в течении всего урока, а следовательно, достичь цели и выполнить поставленные задачи.

Ребята на уроке работают активно. Стараются давать полные ответы, комментировать выполняемое задание. Высокая активность класса на протяжении всего урока поддерживалась созданием проблемных ситуаций. Учитель умело связывает изучаемый материал с повседневной жизнью, привлекает для обсуждения прошлый опыт учащихся.

Благодаря применению различных современных образовательных технологий урок получился плодотворным, с хорошей рабочей обстановкой, достиг своей цели.

Урок, сопровождающийся эффектными, простыми и доступными опытами, достаточно оригинален. Методика проведения урока эффективна, поскольку физические явления демонстрируются в интересных учащимся опытах. В качестве замечания можно отметить отсутствие конкретных результатов. Если бы были данные о полёте ракеты (например, о высоте полёта и времени срабатывания заряда), то учителю было бы легче спланировать урок.

Отзыв родителей об открытом уроке физики на тему:

"Температура.Тепловое равновесие"

Тема и цель занятия, чётко сформулированные в начале уроке,  были отмечены в течение всего урока красной нитью. Учитель использовал разнообразные методы и приёмы работы, что позволило всем ребятам принимать активное участие в беседе, блиц-опросе, анализе опытов. Замысел занятия реализован в полном объёме. Содержание урока насыщенно, доступно. Учащиеся с интересом  выполняли задания.  Изложение учебного материала,  теории физики   учащимися было быстро усвоено.  Применение здоровьесберегающей, проблемно-обучающей технологии позволило сделать урок рациональным и результативным. На уроке применялись различные виды работы: самостоятельная, фронтальная, групповая. Учитель использовала на уроке разные формы работы с учащимися: самостоятельная работа и фронтальный опрос, работа в парах при взаимопроверке, работа у доски, составление плана решения задачи. На протяжении всего урока прослеживается отчетливая целенаправленность урока. Темп урока посилен для учащихся. Учитель продемонстрировал отличное владение педагогическим мастерством и методикой преподавания. Во время урока, речь учителя была понятной и доступной ученикам.

В течение всего урока поддерживается активность и внимание учащихся. Урок продуман и хорошо спланирован. Каждый этап урока реализован как по времени, так и по объему. Все этапы урока сопровождаются работой с презентацией.