План урока "Изотермический, изобарный и изохорный процессы изменения состояния идеального газа"

План урока "Изотермический, изобарный и изохорный процессы изменения состояния идеального газа"

Медиа
Разработки уроков
doc
Физика
02.12.2019
План урока на тему"Изопроцессы"
Изотермический,изобарный и изохорный процессы состояния идеального газа.doc

 

Раздел: Молекулярная физика

Колледж: КГКП «Костанайский педагогический колледж» Управления образования акимата Костанайской области.

Дата:

ФИО учителя: Сыздыкова Б.С.

Группа:

Участвовали:

Не участвовали:

Тема:

Изотермический, изобарный и изохорный процессы изменения состояния идеального газа

Цели обучения, достигаемые на этом занятии

Формирование понятий изотермического, изобарного и изохорного процессов; понимания законов Бойля — Мариотта, Гей-Люссака, Шарля; научить применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения задач;

продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач

 

Цель урока

Обучающиеся:

Все: Проявляют знание и понимание основных понятий: газовые законы;  умеют объяснять законы с молекулярной точки зрения; изображать графики процессов.

Большинство: Умеют применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения графических и аналитических задач.

Некоторые: При решении задач свободно владеют изученным материалом.

Языковые цели

Предметная лексика и терминология:

Серия полезных фраз для диалога/письма

Изопроцесс – процесс, при котором масса газа и один из его термодинамических       параметров остаются неизменными.

Газовый закон – количественная зависимость между двумя термодинамическими параметрами газа при фиксированном значении третьего.

Воспитание ценностей

Құндылық/ ценность: Жалпыұлттық «Мәңгілік Ел» идеясының құндылықтары / Ценности общенациональной идеи «Мәңгілік Ел»/ «Болашаққа бағдар: Рухани жаңғыру»

воспитание ответственности, настойчивости и познавательной активности обучение на протяжении всей жизни. Уважение и сотрудничество прививаются на занятии через умение работать в группе.

Межпредметная связь

Самопознание -вопросы из области самопознания.

Математика- выполнение математических преобразований и расчётов при решении задач.

Предыдущие знания

 Основная задача МКТ. Основные положения МКТ. Опытные подтверждения МКТ. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа

Ресурсы

Р.Башарулы,Г.Байжасарова,У.Токбергенова Физика-10,Алматы «Мектеп» 2011

Демкович В.П., Демкович Л.П. Сборник задач по физике. 10-11 классы –

ООО  «Издательство Астрель», 2001г.,

http://class-fizika.ru

http://interfizika.narod.ru/molec.html (анимации «Изотермический процесс, изобарный процесс, изохорный процесс»). Карточки, лист оценивания.

 

Ход урока

Время / этапы урока

Деятельность учителя

 

Деятельность учащихся

Оценивание

(метод/ прием/ техника/ стратегия)

Способы дифференциации

 

Начало урока

Организационный момент.

 

 

 

 

Организационный момент.

Приветствие на трех языках:

Здравствуйте, Сәлематсіз бе, Good morning.

Установка на учебную деятельность. Знакомство с содержанием модуля, литературой. Единые требования: отсутствующие, внешний вид.

 

Тренинг «Положительные качества на первую букву имени». Например: Богдан, «благородный».

Заманымыздың заңғар жазушысы Мұхтар Әуезов «Халық пен халықты, адам мен адамды теңестіретін – білім» деген.

Объявление темы и цели занятия. Актуальность темы дня.

Мы рассмотрели идеальный газ с позиций молекулярно-кинетической

теории. Выяснили зависимость давления идеального газа от концентрации его молекул и температуры. Рассмотрели как связаны между собой давление идеального газа, его масса, объём и температура.

На этом уроке мы продолжим изучать связь между тремя макроскопическими параметрами газа, а конкретнее – их взаимосвязь в газовых процессах, протекающих при постоянном значении одного из этих трёх параметров, или изопроцессах: изотермических, изохорных и изобарных.

Приветствие преподавателя.

 


Включаются в деловой ритм урока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деление на группы

Словесное одобрение

 

 

Проверка домашнего задания

 

 Метод «Карусель» -  группам учащихся раздаются листы с вопросами, по хлопку учащиеся отвечают на вопрос и передают следующей группе, пока не закончатся вопросы.

 Примерный перечень вопросов:

 

1.Что является объектом изучения МКТ?

2.Что в МКТ называется идеальным газом?

3.Для того чтобы описать состояние идеального газа, используют три термодинамических параметра. Какие? 

4.Какое уравнение связывает между собой все три термодинамических параметра?

5.Задача. Какова плотность сжатого воздуха при 0 градусов С в камере шины легкового автомобиля? Давление 0,17 МПа.

6. Молярная масса газа 4∙10-3кг/моль. 5кг этого газа при температуре 500 К занимает объем 34,6 м3. Давление газа равно .

7. Оцените массу воздуха объемом 1 м3 при давлении 105 Па и температуре 300 К (молярная масса воздуха 29∙10-3 кг/моль).

 

1.Что является объектом изучения МКТ? (Идеальный газ.)

2.Что в МКТ называется идеальным газом? (Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействием между молекулами можно пренебречь.)

3.Для того чтобы описать состояние идеального газа, используют три термодинамических параметра. Какие? (Давление, объем и температура.)

4.Какое уравнение связывает между собой все три термодинамических параметра? (Уравнение состояния идеального газа).

5.Задача. Какова плотность сжатого воздуха при 0 градусов С в камере шины легкового автомобиля? Давление 0,17 МПа.(Ответ:2,17 кг/м куб.)

 

6. Молярная масса газа 4∙10-3кг/моль. 5кг этого газа при температуре 500 К занимает объем 34,6 м3. Давление газа равно .

Ответ: 150 кПа;

7. Оцените массу воздуха объемом 1 м3 при давлении 105 Па и температуре 300 К (молярная масса воздуха 29∙10-3 кг/моль).

Ответ: ≈ 1кг;

(ФО) Учитель наблюдает за процессом опроса и даёт обратную связь.

(ФО) Самооценивание по листу самооценки

Ребята отвечают на вопросы по желанию.

В группе могут выбрать вопрос, на который хотят ответить.

Основная часть

Изучение нового материала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При подготовке тем обучающийся использовали интернет ресурсы:

http://class-fizika.ru

 

http://interfizika.narod.ru/molec.html

Во время работы обучающихся в группе наблюдает за работой и оценивает их.

Работа в группе.

Изучение нового материала.

Определение изопроцесса.

История открытия закона.

Математическое выражение газового закона, формулировка закона.

Графическое изображение.

Применение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критерий для оценивания выступления от группы.

1.Регламент (время)

2.Научность (правильность)

3.Доступность изложения.

4.Логика изложения

5.Речь

6.Эмоциональность.

 

Выступление преподавателя.

Ни один термодинамический параметр нельзя изменить, не затронув один, а то и два других параметра. Бывает так, что газ данной массы переходит из одного состояния в другое, изменяя только два параметра, оставляя третий неизменным. Такой переход называется изопроцессом, а уравнение его закономерности - газовым законом.

Изопроцесс – процесс, при котором масса газа и один из его термодинамических       параметров остаются неизменными.

Газовый закон – количественная зависимость между двумя термодинамическими параметрами газа при фиксированном значении третьего.

Газовых закона, как и изопроцесса – три. Используя уравнение состояния идеального газа, можно вывести все три закона за 10 минут. Но в истории физики эти открытия были сделаны в обратном порядке: сначала экспериментально были получены газовые законы, и только потом они были обобщены в уравнение состояния. Этот путь занял почти 200 лет: первый газовый закон был получен в 1662 году физиками Бойлем и Мариоттом, уравнение состояния – в 1834 году Клапейроном, а более общая форма уравнения – в 1874 году Д.И.Менделеевым.

Деление на группы.

Выступление групп.

 

Выступление 1-й группы:

http://interfizika.narod.ru/molec.html

1. Изотермический процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре.

Для идеального газа изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта.

Закон установлен экспериментально до создания молекулярно-кинетической теории газов английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским аббатом Эдмоном Мариоттом, который описал независимо от Бойля аналогичные опыты в 1676 году.

Роберт Бойль

https://elementy.ru/trefil/15

Эдм Мариотт

Эдм Мариотт

Источник:

http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Mariotte.html

Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс, T=const)

 

где - параметры газа в разные моменты времени.

Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления на объем постоянно.

Графики: изотермы.

 

(математически это гипербола)

  

Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а так же и для их смесей, например, для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонения от этого закона становятся существенными.

Изотермическим можно приближенно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширения газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Правда температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.

Однако газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине.

Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

Применение:

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде будут равны.

Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.

Выступление 2-й группы:

http://interfizika.narod.ru/molec.html

2. Изобарный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном давлении.

Для идеального газа изобарный процесс описывается законом Гей-Люссака.

 Жозеф Луи Гей-Люссак

Источник:

https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya

Закон установлен в 1802 году французским физиком Гей-Люссаком, который определял  объем газа при различных значениях температур в пределах от точки кипения воды. Газ содержали в баллончике, а в трубке находилась капля ртути, запирающая газ, расположенная горизонтально.

Закон Гей-Люссака (изобарный процесс p=const)

 

где -

 параметры газа в разные моменты времени.

Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема к температуре постоянно.

Графики: изобары.
  

Применение:

Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.

Выступление 3-й группы:

http://interfizika.narod.ru/molec.html

3. Изохорный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном объеме.

Для идеального газа изохорный процесс описывается законом Шарля.

 Портрет Ж. Шарля

Источник

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore)

 

 

В 1787 году французский ученый Жак Шарль измерял давление различных газов при нагревании при постоянном объеме и установил линейную зависимость давления от температуры, но не опубликовал исследования. Через 15 лет к таким же результатам пришел и Гей-Люссак и, будучи на редкость благородным, настоял, чтобы закон назывался в честь Шарля.

Закон Шарля (изохорный процесс, V=const)

где - параметры газа в разные моменты времени

Для газа данной массы при постоянном объеме отношение давления к температуре постоянно.

Графики: изохоры.
  

Применение:

Изохорным можно считать увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании.

Используется приём «Цветные карточки» для осуществления обратной связи.

После творческой работы групп используется

взаимооценивание  «Две звезды и одно пожелание»

 

 

 

 (ФО) Самооценивание по листу самооценки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учащиеся ведут краткую запись в тетради.

 

Взаимооценивание групп «Словесная»

(группы могут сказать «Молодцы», «Супер», «Отлично» и т.д.)

 

 

Выступать может вся группа или спикер (один представитель или представители группы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первичное закрепление

1.Дайте определение изопроцесса.

2. Как связаны давление и объём идеального газа при изотермическом процессе?

3. Как связаны объём и температура идеального газа при изобарном процессе?

4. Как связаны давление и температура идеального газа при изохорном процессе?

5. При каких условиях справедлив каждый из законов для изопроцессов в реальном газе?

 

 

 

 

Физминутка

·                                 Физминутка

Выполняют физминутку

 

Проводит физминутку желающий обучающийся

Закрепление н/м

 

По методу «Думай, решай, делись» решают самостоятельно задачи, обсуждают в группе, делятся с одноклассниками путями решения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сборник задач по физике. 10-11 классы - Демкович В.П., Демкович Л.П. ООО  «Издательство Астрель»

2001г.

 

Дескрипторы:

Проанализировать условие задачи

Перевести данные физических величин в СИ

Записать и преобразовать формулу для нахождения неизвестной величины

Подставить числовые значения и провести расчеты.

Записать ответ в системе СИ.

 

 

1. В координатах Р, Т изображены изохоры (масса газа одинакова во всех процессах). Максимальному объему соответствует график:

 

Ответ:  V3 > V2 > V1.

2. На р,V-диаграмме изображено несколько изотерм идеального газа. Наиболее высокая температура соответствует изотерме:

Ответ: T3 > T2 > T1.

 

3.На V, T -диаграмме изображено несколько изобар идеального газа. Наиболее высокое давление соответствует изобаре:

 

Ответ:  p3 > p2 > p1.

4. В процессах, изображенных на р-V – диаграмме, температура идеального газа увеличивается в случаях

р

 

Ответ:1-5 и 1-4.

5. Графики 1 - 2, 2 - 3, 3 - 1 соответствуют процессам

р

 

 Ответ: изохорный, изобарный, изотермический.

Пример решения задачи.

При температуре 27оС давление газа в закрытом сосуде было 75кПа. Каким будет давление этого газа при температуре   – 13оС?

 

Дано:

V=const

t1=27oC

p1=75кПа

t2=-13oC

 

 

300oK

75∙103Па

263oC

p2 – ?

              Решение:

 По закону Шарля: р/Т=const.

р11= р22,

р1Т22Т1,

р21Т21,

р2=75∙103∙263/300=65кПа.

Ответ: 65кПа.

 

Демкович В.П., Демкович Л.П. Сборник задач по физике. 10-11 классы

 ООО  «Издательство Астрель», 2001г.

№ 707. В цилиндре под поршнем изобарически охлаждают 10 л газа от 323 до 273 К.Каков объём охлаждённого газа?

Ответ: 8,5 л

716 . Давление воздуха в камерах колес велосипеда при температуре

1 2 °С равно 1,5*10 5 Па. Каким станет давление при 42 °С?

Ответ:1,7*10 5 Па

689 . Применим ли закон Бойля - Мариотта к двум состояниям воздуха в игрушечном резиновом шаре в процессе его надувания?

 Ответ: Закон Бойля-Мариотта здесь не применим, так как масса газа увеличивается.

№ 706.Известно, что почва «дышит»: ночью происходит «вдох», а днём «выдох».Объясните, почему и как это происходит?

Ответ: Ночью с понижением температуры воздух в почве уменьшается в объеме, частично уступая место атмосферному воздуху, и т. д

№ 715. Почему в гараже камеры колес автомобил нагнетают воздухом зимой до большего давления, чем летом?

Ответ: После выезда из гаража в зависимости от температуры наружного воздуха давление в камерах изменяется. Поэтому в гараже заранее компенсируют ожидаемое уменьшение давления.

Приём «Цветные карточки»

З-всё понятно

Ж-Есть вопросы

К- Не понятно

Студенты, которые подняли зеленую карточку по всем заданиям, приходят на помощь тем, кто поднял карточки желтого и красного цвета.

Диалог, если некоторым студентам потребуется подробная и конкретная помощь в ходе выполнения задания.

 

Итоги

Конец занятия

 

 

Подсчитай свои баллы и оцени свою работу!

6-7– «5»; 5-4 балла- «4»; 3- балла – «3»; менее 3 баллов – не отчаивайся, надо еще все повторить!

Оценка__________________

 

Студент, один из наиболее мотивированных (по желанию) делает общий вывод по достижению цели занятия.

Домашнее задание

 

Для всех: изучить

§§22,23,24 На вопросы  к § (ответить устно)

Упр, 17 № 6 №7

Решить задачи в тетради - письменно.

Для большинства: составить тест из 7 вопросов на тему «Изопроцессы»,

Для некоторых: составить кроссворд на тему «Изопроцессы» минимум из 10 слов.

Записывают домашнее задание

Инструкция по выполнению домашнего задания.

Приём «Светофор»

Дифференцированное домашнее задание.

Рефлексия учителя по проведенному уроку

 

Рефлексия «SMS»:

Каждому ученику на бумажных сотовых телефонах написать SMS-сообщение другу о том, как прошёл урок, оценить, как плодотворно он работал.

 

 

 

Друзья! Добро пожаловать на обновленный сайт «Знанио»!

Если у вас уже есть кабинет, вы можете войти в него, используя обычные данные.

Что-то не получается или не работает? Мы всегда на связи ;)