Открытый урок по физике «Внутренняя энергия и работа идеального газа при изопроцессах»(10 класс)

Тема урока: «Внутренняя энергия и работа идеального газа при изопроцессах» Технологическая карта урока Предмет: физика. Класс: 10 А. Учебно­методическое обеспечение. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотников, Физика, 10кл Место урока: третий урок в теме «Основы термодинамики». Тип урока: Урок общеметодологической направленности. Урок комплексного применения знаний Учитель: Епанчинцева Галина Николаевна, учитель математики и физики,  первой квалификационной категории.  Дата проведения: 15.02.2017г.  Форма урока:индивидуальная, фронтальная, парная.  Цели  урока:формирование у учащихся способностей к структурированию и систематизации знаний на понятие внутренней энергии и работы  в термодинамических системах, организация  деятельности учащихся по закреплению учебного материала, овладение ими адекватными  способами решения теоретических задач. Задачи: Образовательная – организовать процесс решения задач по расчёту работы в термодинамике по нарастающей сложности ; активизировать учебно­познавательную   деятельность   учащихся   с   помощью   проблемных   ситуаций,   ситуаций   конкуренции,   ситуаций   успеха;  научить применять знания на практике для решения стандартных и нестандартных задач. Развивающая– развитие интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы, конкретизация; развитие алгоритмического   мышления,   памяти,   внимания;   развитие   умения   применять   знания   на   практике;   развитие   умений   действовать самостоятельно. Воспитывающая– повысить интерес учащихся к изучению физики; воспитывать у учащихся умение взаимообучения ­ слушать товарищей, формировать и защищать свою точку  зрения; воспитывать умение рационального использования своего времени.  Образовательная среда урока:  опорные знания,  учебник (все дети класса), тетрадь, ИКТ­средства, речевая культура учителя, единый орфографический режим. Методы:   по степени самостоятельности ученика в приобретении знаний – репродуктивный, частично­поисковый, исследовательский; по способу подачи школьникам учебной информации – словесные, наглядные, практические; по способу организации мышления – индуктивный, дедуктивный. Виды контроля: тематический плановый Технологии: Технология проблемного обучения, элементы технологии развития критического мышления, детско­взрослого взаимодействия. Метод ключевых ситуаций Межпредметные связи: физика, математика и химия. Оборудование и оснащение урока: компьютер, интерактивная доска,  презентация (среда:Windows XP, редактор: POWER POINT) Учебный материал: (наглядные пособия, раздаточный материал).  Время реализации занятия. 45 минут. Этапы урока. Этап мотивации к учебной деятельности Этап актуализации знаний учащихся. Этап систематизации и обобщения знаний  Этап рефлексии учебной деятельности Этап информации учащихся о домашнем  задании, инструктаж  по его выполнению Время,мин 2 15 20 5 3 1. Этапы урока  Мотивация к  учебной  Деятельность учителя Приветствие учащихся, проверка готовности к уроку.  Эмоциональная, психологическая и мотивационная подготовка  Деятельность учащихся Приветствие, настраиваются на урок Ход урока 2. деятельности Цель, для учащихся:  подготовиться к  продуктивной работе на  уроке. Цель, для  учителя:способствовать  подготовке учащихся к  продуктивной работе,  вызвать интерес к  теме;установление контакта с классом, психологический  настрой,  формирование  положительной мотивации  учебной деятельности Актуализация  знаний учащихся. Цель для  учащихся:убедиться, в  готовности к  активному  сознательному усвоению  знаний Цель для учителя:  организовать работу по  повторению основных  вопросов для работы по  теме урока,  развивать  умения сопоставлять  факты; логично и сжато  строить свой ответ. учащихся к усвоению материала  Сообщение темы урока: « Внутренняя энергия и работа идеального  газа при изопроцессах» Слайд №1,2 Слушают и обсуждают тему урока Девиз урока:  “Много задач вместе иногда решить легче,   чем   одну   из   них,   если   то большее   число   задач   хорошо согласовано, а одна задача сама по себе изолирована” (Д. Пойа). Предположительные ответы: 1. Какое ключевое слово в данной теме? 2. Основное уравнение идеального газа. 3. В каком состоянии он находится? 4. Как находится работа идеального газа? 5. Формула нахождения внутренней энергии идеального газа. 6. Как   можно   записать     формулу   работы,   применяя   уравнение Менделеева­Клайперона? 1. Идеальный газ. 2. Уравнение   Менделеева­ Клайперона. 3. В изопроцессах( постоянство  давления, температуры,  объема). 4. А = pV Усвоили ли вы физическую сущность работы в термодинамических процессах? Решение задач сегодня это покажет  5. 6. А= Поиск путей  решения проблемы На слайде №3  выставлены три очень известных графические  зависимости в осях (p,V).   Ответы:  Какую информацию Вы можете извлечь из этих диаграмм?  4. Выясним при каком изопроцессе  работа  соответствует  параметрам, какое условие будет лишним: 1) А = р(V2­V1),    2) А< 0,   3) А = 0,   4) А > 0 5. Чему равна работа газа? 3. Этап обобщения и  систематизации  изученного  Переходим от простейших графиков к задачам: 1. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает рабо­ 1. первый процесс – изобарное  расширение.  2. второй процесс – изохорное  уменьшение давления.  3. третий процесс –  изотермическое сжатие.  4.  Лишнее условие 4) А> 0 5.  Площади фигуры под графиком на  диаграмме (p,V) Дается 3 минуты на поиск решения  задач. Работа в парах. Проверяется  решение, сама задача проецируется на слайдах № 4­8 материала Цель для учащихся:   систематизировать знания  по изменению внутренней  энергии и её количественной характеристике, овладеть    способами решения  теоретических и  практических задач,  выяснить физический   смысл работы. Цель для учителя: создать  условия для: усвоения  учащимися понятий  внутренней работы и  физическую сущность  работы в  термодинамических  процессах. ту Ответ: 4 кДж 2. Четыре   металлических   бруска   положили   вплотную   друг   к Другу, как показано на рисунке. Стрелки указывают направле­ ние теплопередачи от бруска к бруску. Температуры брусков в данный момент 100°С, 80°С, 60°С, 40°С.  Температуру 60 °С имеет брусок Ответ: брусок В 3. На рисунке представлен график цикла, проведённого с одно­ атомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа уменьшалась? Количество вещества газа постоян­ но. Ответ: участок CD Ответ: участок ВС. 4. На   рисунке   приведён   цикл,   осуществляемый   с   идеальным газом. Работа не совершается на участке Ответ: А) в твердом и жидком  состоянии, Б) в жидком состоянии 5. Твердое вещество нагревалось в сосуде. В таблице приведены результаты измерений его температуры с течением времени. Время, мин. 0 5 10 15 20 25 30 35 Температура,    25 55 85 115 11 5 115 125 135 А)Через 22 минуты после начала измерений в сосуде находилось вещество в состоянии­ Б)Через 34 минуты после начала измерений в сосуде находилось вещество в состоянии­  Предлагаются карточки, содержащие задачи  уровень А, В,С.  Уровень А 1. Некоторая масса идеального газа переходит из состояния Вв  состояние С двумя различными способами: BaC и BbC, причем  в процессе каждого перехода газ совершает работу и  происходит теплообмен. Одинакова ли при каждом переходе  работа, совершаемая газом? Решают задания с самопроверкой по эталону. Решение на слайдах  №9­13 Ответ: Работа А1, совершаемая газом в  процессе BaC, равна площади фигуры V1BaCV2.  Работа A2, совершаемая газом в  процессе BbC, равна площади фигуры V1BbCV2.  Из рисунка видно, что A1>A2. B b p a 2***(дополнительная задача)Газ, занимающий объем V1 и  имеющий давление p1, расширяется до объема V2 один раз  изобарно, а другой — изотермически. В каком случае работа  Ответ: т.к  Совершенная  газом  работа равна площади  прямоугольника под графиком  зависимости давления от объема на  V1 V2 C V Самостоятельна  работа с  использованием  полученных знаний  Цель для учащихся: проверить усвоение  основных понятий Цель   для   учителя: создать   условия   для проверки знаний учащихся,    развития умения сопоставлять факты;   логично   и сжато   строить   свой ответ расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически.  pV – диаграмме. Поэтому  площадь  под изотермой 1­2 меньше, чем под  изобарой 1­3, значит, работа при  изотермическом расширении меньше,  чем при изобарном Уровень В 1. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 4 так, как показано на рисунке. Вычислите работу, совершаемую газом.    Ответ: 34 12 23 А ) А 23  2  .. 0    А А 12  А VVр ( 1 1  А ,0 Vкт  VVp A ( 3    10)36(104 12 A A 34 )  3   3 5 3 4 A  A 5  10)13(106 34  10 24 2 4,2 . кДж 2. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат  объёмом 50 м3 при давлении 60кПа? Уровень С 1. При изобарном нагревании идеального газа его объем  Ответ:    m Дано:               “СИ”                         M V = 50 м3 m р = 80 кПа        8∙104 Па M 3 2  pV  U RT RT U ­ ? U  3 2 pV . 1083  4 U   50м 3 Па 2  106 6 Дж  6 . МДж Дано:                                                 V2 = 3V1          ) VVрА р = 3*105кПа 1 A = 12,9 кДж   ( 2 1 увеличился в 3 раза при давлении 3×105 Па. Чему был равен  первоначальный объем газа, если для его увеличения  потребовалось совершить работу 12,9 кДж? V1­ ? Ответ: 2,15* 10­2 м3. 4. Этап рефлексии  учебной  деятельности. Цель: подвести итог работы  на уроке, способствовать  формированию  целостного  восприятия мира 5.   Этап   информации учащихся о домашнем  задании, инструктаж   по   его выполнению Цель: Обеспечение  понимания и способа  выполнения домашнего  задания Сегодня было решено немало задач, и вы с ними справились. “Много  задач вместе иногда решить легче, чем одну из них, если то большее  число задач хорошо согласовано, а одна задача сама по себе  изолирована” (Д. Пойа). Не правда ли? Надеюсь, все получили удовольствие от интеллектуальной  деятельности.  Вывод: “Много задач вместе иногда решить  легче, если то большее число задач  хорошо согласовано” (Д. Пойа).   Дается инструктаж по выполнению домашнего задания. Обращается  внимание на третью задачу­ условие давления от объема находится в  прямо­пропорциональной  зависимости. Обязательное условие­ построение графика в системе (р, V) Домашняя работа: 1.В процессе изобарного расширения  газа была совершена работа, равная  400 Дж. При каком давлении  совершался этот процесс, если объем  газа увеличился от 0,3 до 0,6 м3. 2.Определите работу, совершаемую  гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6    3.Идеальный газ расширяется по  закону   p = kV, где р – давление, V –  объем, k = 200 МПа/м3. Найдите  работу, совершаемую газом при  увеличении объема от 2 до 3 л.                         Литература.  1. Физика: Учеб. для 10 кл. шк. и кл. с углубл. изучением физики / О. Ф. Кабардин, В. В. Орлов, Э. Е. Эвенчик. ; под ред. А. А. Пинского. – 7­е  изд. –М.: Просещение, 2002. – 415 с.: ил.  2. Л. А. Кирик. Физика­10. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. М.: “Илекса”, 2004. – 192 с.: ил.  3. Практикум абитуриента. Молекулярная физика, оптика, квантовая физика. Под ред. В. В Можаева и А. И. Черноацана. Приложение к  журналу “Квант” №2, 1995. – М.: – Бюро “Квантум”.  4. Ю. А. Конаржевский. Анализ урока. М.: – Центр “педагогический поиск”, 2003. – 336с 5. О.И. Громцева. Тематические  контрольные и самостоятельные работы по физике, М., издательство «Экзамен», 2012