Технологическая карта "Основное уравнение молекулярно - кинетической теории" 10 класс

Технологическая карта урока  по физике в 10 классе по теме  «Основное уравнение МКТ». Тема  «Основное  уравнение молекулярно ­ кинетической теории».  Номер   урока 79/11 (год/тема) Тип урока: комбинированный Цель  расширение   представлений   обучающихся   о   взаимосвязи   микро­   и макропараметров   идеального   газа   посредством   введения   основного уравнения МКТ идеального газа. Задачи  Образовательные: 1. вспомнить основные положения МКТ; 2.используя демонстрационный и модельный эксперимент понять,  от чего зависит давление газа; 3.опираясь на результаты демонстрационного и модельного эксперимента, теорию   размерностей   физических   величин   вывести   основное   уравнение МКТ.   Развивающие:     1.продолжить развитие познавательного интереса  обучающихся к предмету через постановку модельного и демонстрационного эксперимента; 2.высказывая   свое   мнение   развивать   у   обучающихся   умение   говорить, делать  выводы.   и   обсуждая   данную   проблему   анализировать, Воспитательные:  1.в   ходе   урока   содействовать   уверенности  в  познаваемости  окружающего мира; 2.обсуждая вопросы и задачи, решая предложенную  проблемную ситуацию, воспитывать   коммуникативную культуру школьников.   воспитанию   у     обучающихся Планируемый  результат.  Метапредметные  результаты.                  1.сформированность  познавательных  УУД Личностные.  Формируются   ответственное   отношение   к   учению   и коммуникативная   компетентность   в   общении   и     сотрудничестве   со сверстниками в процессе образовательной деятельности.  Познавательные.  Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические   цепи   рассуждений.  Производят     анализ   и   преобразование 1 информации. Регулятивные.   Учатся   определять цель своей деятельности,  на основе соотнесения того, что уже усвоено, и того, что еще неизвестно, оценивать и корректировать полученный результат. Коммуникативные.   Формируются речевые умения:   учатся высказывать суждения   с   использованием   физических   терминов   и   понятий, формулировать вопросы и ответы в ходе выполнения задания, обмениваться знаниями.   интересов,  направленных на  развитие представлений о МКТ идеального газа; 2.умение   работать   с источниками информации,   включая эксперимент; 3.умение преобразовывать информацию   из   одной формы в другую. Предметные результаты. 1.правильное понимание,   того   как устроены газы и от чего зависит давление газов. 2.Знать основное уравнение молекулярно­ кинетической теории. 3.применение   новых знаний     новой ситуации. в   Основные   понятия темы Среднее   значение   квадрата   скорости   молекул,   давление,   температура, концентрация, идеальный газ.                                                     Организация пространства виды   Основные учебной деятельности обучающихся. 1. Моделируют   процесс и делают  выводы. 2.Самостоятельно  выводят  основное  уравнение  МКТ. 3.Наблюдают  и   объясняют  демонстрационный  эксперимент. 4. Отвечают на  вопросы и решают  Основные технологии. Основные методы. Формы работы. Ресурсы. Оборудование. Индивидуальная, общеклассная, групповая. 1.словесные; 2.наглядные ; 3.практичес кие. Технология: проблемного и обучения   сотрудничества.  Изучение   нового материала на основе демонстрационно го   и модельного эксперимента.     Физическое оборудование: Два штатива, наклонный   желоб, металлические шарики   различного диаметра,   кювета   с песком, металлическая пластина, подвешенная на   2 задачи.  горизонтальный стержень.  Ресурсы: мультимедийный проектор, презентация. Структура и ход урока. № Этап урока Задачи этапа Деятельность  учителя Деятельность ученика УУД Время                                  Мотивационно – ориентировочный компонент 1. Организационный  этап Психологическая  подготовка к  общению Обеспечивает  благоприятный  настрой. 2. Этап мотивации и  актуализации  (определение темы  урока и совместной  цели деятельности). Обеспечить  деятельность по  актуализации  знаний и  определению   целей урока. Предлагает  ответить на вопросы «Блиц – опроса»,   обсудить  высказывание Р.  Фейнмана и назвать  тему урока,  определить цель.  Операционно – исполнительный компонент 3. Изучение нового  материала. Способствовать  деятельности  обучающихся по  самостоятельному изучению  материала. Предлагает   придумать и  провести  демонстрационный   и модельный  эксперимента для  решения проблемы. Совместно с  учащимися,  опираясь на теорию  размерностей  физических  величин, выводит  основное уравнение  МКТ.                                       Рефлексивно – оценочный компонент 4. Контроль и  самопроверка  знаний. Выявить качество  усвоения  материала. Предлагает  решить  задачи. 5. Подведение итогов,  рефлексия. Формируется  адекватная  самооценка  личности, своих  «Пора делать  выводы».  Предлагает  ответить на  Настраиваются на  работу. Личност ные  1 мин. Пытаются  ответить.  Определяют тему  урока и цель.  10 мин. Личност ные,  познават ельные,  регуляти вные 20 мин. Изучение нового  материала на  основе  демонстрационног о  и модельного  эксперимента.  Личност ные,  познават ельные,  регуляти вные Решают.  Отвечают.  Обсуждают. Отвечают. 10 мин. 3 мин. Личност ные,  познават ельные,  регуляти вные Личност ные,  познават ельные,  3 6.  Подача домашнего  задания. возможностей и  способностей,  достоинств и  ограничений. Закрепление  изученного  материала. вопросы. регуляти вные Запись на доске. Записывают в  дневник. Личност ные 1 мин.  Содержание урока. Здравствуйте дети, рада встречи с вами! Я приглашаю вас к совместной творческой работе на уроке. Мне хочется,  чтобы между нами было взаимопонимание и открытость, поэтому не надо бояться  ошибок и молчать. Будем общаться!  Вспомним основные положения МКТ.  «Блиц­опрос». Слайд№1­2 1. Назовите макропараметры идеального газа. (Давление, объем, температура, масса). 2. Какие микропараметры идеального газа вы знаете? (Масса молекулы, скорость  молекулы, кинетическая энергия). 3. Что доказывает, что молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.  (Диффузия, броуновское движение) 4. Что общего и в чем различие между водой и водяным паром. (Молекулы одинаковы,  скорость разная) 5.Какой газ можно назвать идеальным? Назовите три условия.   (1. Молекулы – материальные точки; 2. Потенциальной энергией взаимодействия можно  пренебречь; 3. Столкновения между молекулами являются абсолютно упругими).  6.Почему газы легче сжать, чем жидкости? (У газов расстояние между молекулами  больше, чем у жидкостей). 7. Что такое концентрация молекул? Как вычислить? Единицы измерения? (n=N/V; число  частиц в единице объема; м­3).  8. От чего зависит скорость движения молекул? (От температуры). 9. Что такое давление? Единицы измерения? (p ­  давление; Па) 10. Вещество, которое не имеет формы и занимает весь предоставленный ему объем? (Газ). О чем сегодня мы будем говорить? Выскажите свои  предположения. Обсуждают. Сегодня  нам предстоит вывести основное уравнение МКТ, и выяснить от чего будет зависеть  давление газа. 4 Слайд№3. «…вы думаете, я собираюсь объяснять так, чтобы вы все знали и понимали? Нет, вы не сможете этого понять. Зачем же я хочу докучать вам, зачем вам сидеть и слушать все это… Моя задача – убедить вас не отворачиваться от того чего вы не понимаете». (Отрывок из книги Р. Фейнмана «КЭД – странная теория света и вещества»). Изучение   многих   физических   явлений   начинается   с   их   упрощения,   выбора   модели. Поэтому предлагаю выбрать вам модель и для нашего случая – изучения молекулярно­ кинетических процессов.  Учащиеся   предложат   принять   за   модель   молекулы   кого­нибудь   из   присутствующих учеников. Тогда действуем по следующему плану. Слайд №4 1. Ставим вопрос.  2. Даем на него ответ в виде гипотезы. 3. Делаем эксперимент с выбранной моделью – моделируем процесс. 4. Проверяем ответ на реальной физической установке. 5. Делаем вывод.  Демонстрационная установка. На одном штативе закреплен наклонный желоб, на другом (расположен напротив первого штатива) горизонтальный стержень с  подвешенной к нему металлической   пластиной.   Внизу   второго   штатива   ставим   кювету   с   песком.   Один   из учеников должен придумать и провести опыты с установкой. 1. Вопрос. От чего зависит давление газа? Слайд№5 2. Ученики отвечают. Сделаем предположение, что давление газа зависит от массы молекулы. 3. Моделируем процесс. Модель №1. Хаотичное движение молекул. Движение группы учеников по классу. Модель №2. Давление молекул на стенки сосуда.  Другая группа учеников закончила свое беспорядочное движение ударом ладоней о дверь класса, изображавшую стенку сосуда. Дверь приоткрылась, что свидетельствовало о давлении на нее.  Модель№3. Несколько учащихся с разной массой начали движение примерно с одинаковой скоростью. По очереди они ударяли ладонями в дверь, дверь открывалась по ­  разному. 4. Проверяем ответ на реальной физической установке. Ученик – экспериментатор опускает с одинаковой высоты шарики разной массы. Ударяясь 5 о пластину, они  отклоняют ее на разные углы.   5. Делаем вывод.  Давление   идеального   газа   связано   с   тем,   что   молекулы   газа   беспорядочно   движутся, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Учащиеся записывают вывод:  p зависит от m0. 1. Вопрос. От чего еще зависит давление газа? 2. Ученики отвечают. Сделаем предположение, что давление газа зависит от числа молекул в единице объема. 3. Моделируем процесс. Модель   №4.   Группа   учеников   из   2   человек   и   группа   из   5   двигаются   с   одинаковой скоростью и ударяют в дверь. Результирующее действие в первом случае было слабее, чем во втором.  4. Проверяем ответ на реальной физической установке. Ученик   –  экспериментатор  опускает  с   одинаковой   высоты   сначала  один   шарик,  потом несколько. В первом случае пластина отклонилась ­ слегка, а во втором ­ сильнее. 5. Делаем вывод.  Учащиеся записывают вывод:  p зависит от n. 1. Вопрос.  Какие еще есть идеи? 2. Ученики отвечают. Сделаем предположение, что давление газа зависит от  скорости движения молекул. 3. Моделируем процесс. Модель   №5.   Два   ученика   одного   роста   и   примерно   одной   массы   двигаются   по определенной траектории и ударяют в дверь. Первый ученик двигается медленно, а другой быстро. Результирующее действие в первом случае было слабее, чем во втором.  4. Проверяем ответ на реальной физической установке. Ученик   –   экспериментатор   опускает   с   разной   высоты   шарик.   В   первом   случае,   когда высота была маленькая,  пластина отклонилась ­ слегка, а во втором ­ сильнее. 5. Делаем вывод.  Учащиеся записывают вывод:  p зависит от v. 6 С точки зрения математики, запись может иметь вид  p = km0 anbvc  ,  где  k  ­ константа,  a,  b,  c  – показатели степени, т.к. на данный момент мы не знаем вид строгой зависимости между исследуемыми величинами. Сделаем анализ размерностей величин в уравнении. [p] =Па=Н/м2 = кг*м/с2м2=кг1*м­1*с­2 [m0 a]= кгa [nb]= м­3в [vc]= (м/с)с = мс * с­с Подставим все это в уравнение, получим: кг1*м­1*с­2= кгa * м­3в *мс * с­с Сравним   показатели   степеней   в   обеих   частях   уравнения.   Вывод:     а=1,   в=1,   с=2. Следовательно, уравнение примет вид p = km0nv2   Вспомним,   что   скорости   молекул   различны,   поэтому   взяли   среднее   значение   квадрата скорости. Если предположить, что свои рассуждения мы проводили относительно одного из   трех   возможных   направлений   движений   молекул   в   пространстве,   то  K=   1/3. Окончательно имеем вид уравнения:  p  = 1/3m0nv2. Это и есть основное уравнение МКТ, которое связывает макропараметры и микропараметры идеального газа. Мы его вывели, опираясь на эксперимент, свои рассуждения и теорию размерностей физических величин. А главным инструментом физических исследований стал язык математики. (Слайд№6) Великий ученый Галилео Галилей писал: «Глубокая философия скрыта в великой книге – Вселенной, всегда открытой нашему пытливому взору. Но прочесть эту книгу можно, лишь научившись разбираться в ее языке, научившись читать буквы, из которых она состоит. А написана   она   языком   математики   и   ее   буквы   –   это   треугольники,   круги   и   другие геометрические фигуры, без знания которых люди не смогут понимать в ней ни одного слова, и собьются с пути познания, словно в темном лабиринте». (Слайд№7) Проверь себя! (Слайд№8) Задачи. 1. При неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молекул уменьшилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось при этом давление газа?   2. При неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молекул увеличилась в 3 раза. Во сколько раз изменилось при этом давление газа?  3. При постоянном давлении концентрации молекул идеального газа увеличилась в 5 раз, а масса   его   не   изменилась.   Во   сколько   раз   изменилась   при   этом   средняя   квадратичная 7 скорость молекул газа?  4.  Давление 100 кПа создается молекулами газа массой 3*10­26 кг при концентрации 1025 м­ 3. Чему равна средняя квадратичная скорость движения молекул? Подведем итог нашей работы на уроке. (Слайд№9) Учитель предлагает ответить на вопросы анкеты «Пора делать выводы». Учащиеся. Пора делать выводы. Я сам_____________________________________________________________ ? Самым трудным  было___________________________________________ ! Есть предложение__________________________ 8