Урок – мозговой штурм по теме "Газовые законы"

Разделы: Физика

Цели:

  1. Исследовать процессы, в которых масса газа и один из параметров – давление, объём или температура – остаются неизменными, с помощью уравнения состояния идеального газа.
  2. Воспитание логического мышления путём активизации мыслительной деятельности.
  3. Развитие умения сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить, умения работать в группах.

Оборудование: Телевизор, видеомагнитофон, видеокассета “Школьный физический эксперимент, молекулярная физика”, рабочие папки для каждой группы, наглядные сигнальные карточки, песочные часы.

ХОД УРОКА

  1. Повторение темы “Уравнение состояния идеального газа”.
  2. Организационный момент.
  3. Новая тема – мозговой штурм.
  4. Закрепление.
  5. Итоги (обратная связь).
  6. Домашнее задание.

1. Повторение темы “Уравнение состояния идеального газа”.

Повторение – в форме фронтального опроса с записью на доске основных формул.

    №

    Вопрос

    Предполагаемый ответ
    1. Что мы называем идеальным газом? Идеальный газ – это газ, взаимодействие, между молекулами которого пренебрежительно мало.
    2. Какое уравнение называют уравнением состояния данного вещества? Уравнение, выражающее связь между макроскопическими параметрами состояния вещества, называется уравнением состояния этого вещества.
    3. Записать уравнение состояния идеального газа в классическом виде. В честь каких учёных названо данное уравнение?

    pV/T=mR/М

    Уравнение Менделеева-Клайперона
    4. Как правильно записать уравнение Клайперона?

    p1V1/T1 = p2V2/T2

    pV/T =const, при m =const.

2. Организационный момент.

На прошлом уроке мы познакомились с уравнением состояния идеального газа. На основании знаний, полученных на прошлом уроке, мы с вами сегодня постараемся вывести газовые законы, вытекающие из уравнения Клайперона. Поэтому тема нашего урока “Газовые законы” и мы должны в конце урока знать:

  1. Изопроцессы.
  2. Газовые законы.
  3. Уметь графически изображать данные изопроцессы.

3. Новая тема – мозговой штурм.

Учитель: С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трёх параметров – давление, объём или температура – остаются неизменными.

Определение: Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами.

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.

Мы с вами в уравнении идеального газа рассматриваем три параметра. Какие? Температура, объём, давление.

  1. Процесс, в котором Т=const называется – изотермическим.
  2. Процесс, в котором V=const называется – изохорическим (изохорным).
  3. Процесс, в котором p=const называется – изобарическим (изобарным).

Во время названия изопроцессов, учитель достаёт и показывает таблички с названием процессов и ставит их на столы, где уже лежат рабочие папки (обычно рабочая группа состоит из четырёх человек, т.е. объединяются две парты).

Учитель: Итак, возникает вопрос: Изменится ли уравнение Клайперона, если мы оставим неизменным один из трёх параметров, т.е. если:

  1. Т= const
  2. V= const
  3. р = const

Вам предстоит ответить на этот вопрос, вывести получившиеся уравнения, сформулировать данный закон.

Для разрешения этой проблемы, вы сегодня разделены на толоки по 4 человека (толока – это группа, работающая над поставленной проблемой). Над каждой проблемой работает 2 толоки, а над каким процессом, указано на ваших столах. Для работы в толоках, вам необходимо выбрать:

атташе – уполномоченный от группы в разрешении возникших вопросов. Он может подойти ко мне с любым вопросом;

секретаря – ответственного за все записи в группе;

выступающего от толоки у доски.

Я сегодня – хранитель времени. Время работы в группах ограничено, даю 1 минуту на распределение обязанностей в толоке и прикрепления бейджиков. (1минута работы в толоках).

Все портфели розданы, на каждую толоку выдана рабочая папка, в ней лежит задание и дополнительный материал. Приступить к выполнению задания – время на подготовку 5 минут.

Время работы в толоках прошло. Выступающие приглашаются к доске.

Защита у доски по плану:

  1. Название изопроцесса.
  2. Вывод закона.
  3. Название закона.
  4. Графики.
  5. Историческая справка.

Время выступления 4–5 минут.

Учитель: Вы вывели законы математическим способом, а сейчас мы посмотрим, как можно доказать их правильное выведение с помощью эксперимента.

4. Закрепление.

Показ отрывка (6 минут).

5. Итоги (обратная связь).

По записи на доске, учитель повторяет все законы, изопроцессы, рассматриваются все графики и ещё раз даются все определения и формулировки законов. После чего учитель закрывает доску.

У: Для того чтобы выяснить, как вы поняли сегодня тему, проведём небольшой тест. Достали тестовые задания из папок, выбрали себе по тесту и выполнили задания прямо в нём. Время выполнения 5 минут.

6. Домашнее задание.

Учитель: домашнее задание:

  • повторить §§ 32,33;
  • § 34;
  • найти примеры подтверждения газовых законов из жизни и записать их в тетрадь.

Содержание рабочей папки

Бэйджики: Атташе, секретарь и выступающий.

Инструкция

1. Из уравнения Клайперона pV/T =const, при m =const вывести новое уравнение если:

  • Т= const
  • V= const
  • р = const

Каждой толоке для своего изопроцесса.

2. Сформулировать закон по выведенной математической формуле.

3. Построить графики изопроцесса в pV, VT, pT координатных осях.

4. Подготовить историческую справку, используя дополнительный материал.

5. План ответа:

  1. Название изопроцесса.
  2. Вывод закона.
  3. Название закона.
  4. Графики.
  5. Историческая справка.

Время выступления 4–5 минут.

Дополнительный материал

Изотермический процесс. (При T= const и m= const)

В Англии этот закон называют законом Бойля, во Франции – законом Мариотта, а у нас – законом Бойля – Мариотта. Открыт он был экспериментальным путём задолго до создания статистической термодинамики. Впервые гипотеза о постоянстве произведения рV была высказана в 1661 году английским любителем физики Р. Тоунли. В том же году опыты по проверке этой гипотезы были проведены лордом Броункером и врачом Генри Пауэром. Однако в наиболее широких пределах эта гипотеза была подтверждена приблизительно в это же время экспериментами английского физика Роберта Бойля. Он первым опубликовал свои результаты (1662), причём по полноте и точности они намного превосходили данные других исследователей, среди которых был и Роберт Гук, который, по свидетельству самого Бойля, уже в 1660 году располагал данными, согласующимися с гипотезой Тоунли. Имя французского аббата Эдма Мариотта в названии закона появилось благодаря его работе “Речь о природе воздуха” (1676), в которой были описаны опыты, аналогичные экспериментам Бойля, и при этом без ссылок на работы последнего.

Изохорный процесс. (При V= const и m= const)

Впервые гипотеза о пропорциональности давления и температуры была высказана в 1702 году французским физиком Гильомом Амонтоном. Однако точная формула соответствующего закона была получена лишь через сто лет французским учёным Ж. Л. Гей-Люссаком. В отечественной литературе этот закон иногда ошибочно называют законом Шарля. На самом деле французский учёный Шарль никакого отношения к этому закону не имеет. Закон о пропорциональности давления и температуры носит название Гей-Люссака.

Изобарный процесс. (При р = const и m= const)

Третий газовый закон был открыт в 1787 году французским физиком Жаком Шарлем. Однако результаты своих экспериментов Шарль не опубликовал. Через 15 лет к тому же выводу независимо от Шарля пришли английский учёный Джон Дальтон и французский физик Жозев Луи Гей-Люссак. В отличие от Дальтона, Гей-Люссак сформулировал свой вывод более определённо, и притом в количественной форме. Поэтому новый газовый закон стали называть законом Гей-Люссака. Однако сам Гей-Люссак с благородством, которое редко можно встретить в вопросах приоритета, настоял на том, чтобы этот закон назвали в честь Шарля. С тех пор в западной литературе третий газовый закон называют законом Шарля.

Графики.

Графики для каждого изопроцесса построить в координатах pT, VT, pV.

График изотермического процесса называют изотермой;

график изохорного процесса – изохорой;

график изобарного процесса – изобарой.

При построении графиков учесть, что в области низких температур прямые проводятся штриховой линией, так как при охлаждении газ всё сильнее и сильнее отличается от идеального, а затем вообще превращается в жидкость, для которой рассматриваемые законы, разумеется, не выполняются.

Тест

1 вариант

1. Продолжи: Изопроцессами называют ____________________________

2. Запишите закон Бойля-Мариотта (формулу и формулировку).

_____________________________________________________________

3. Какой процесс называют изотермическим? Постройте графики для изопроцесса в координатах pT, VT, pV.

2 вариант

1. Продолжи: Газовыми законами называют ___________________________

2. Запишите закон Шарля (формулу и формулировку) ___________________________

3. Какой процесс называют изобарным? Постройте графики для изопроцесса в координатах pT, VT, pV.

3 вариант

1. Продолжи: Идеальный газ это  ___________________________

2. Запишите закон Гей-Люссака (формулу и формулировку).

________________________________________________________

3. Какой процесс называют изохорным? Постройте графики для изопроцесса в координатах pT, VT, pV.

4 вариант

1. Продолжи: Газовыми законами называют ____________________________

2. Запишите закон Гей-Люссака (формулу и формулировку).

_____________________________________________________________

3. Какой процесс называют изотермическим? Постройте графики для изопроцесса в координатах pT, VT, pV.