Цель урока:
- Обобщить и систематизировать знания учащихся по темам: «Уравнение состояния идеального газа» и «Газовые законы».
- Проверить знания учащихся по этим темам при помощи тестовых заданий и анимаций.
- Закрепить знания учащихся на газовые законы путем решения графических задач.
- Содействовать развитию интереса школьников к учению путём использования интерактивных моделей для показа протекания изопроцессов.
- Продолжить развитие межпредметных связей, а именно - физики, математики и информатики, путем решения графических задач на интерактивной доске.
- Продолжить формирование навыков аккуратности при ведении записей в тетрадях и на интерактивной доске.
План урока:
- Организационный момент - 2 мин.
- Фронтальный опрос на повторение - 20 мин.
- Решение графических задач - 20 мин.
- Подведение итогов урока и домашнее задание - 3 мин.
Оборудование:
- Интерактивная доска, ПК, мультимедиапроектор.
- ЭИ «1С: Репетитор. Подготовка к ЕГЭ. Физика» Тесты 1 и 2 из раздела «Уравнение состояния идеального газа».
- Анимации с ЭИ «MS Office 2000. MS Office в школе»: «Изотермический процесс»; «Изобарный процесс»; «Изохорный процесс».
- Презентация «Решение графических задач на газовые законы».
Ход урока
1. Учитель: Сегодня у нас урок по теме: «Решение графических задач на газовые законы», но сначала повторим предыдущий материал по темам: «Уравнение состояния идеального газа» и «Газовые законы».
Слайд 1. Презентация (Приложение 1).
2. Фронтальный опрос.
Учитель: Давайте вспомним, что называется идеальным газом?
Ответ: Идеальный газ - это газ, взаимодействие, между молекулами которого пренебрежимо мало.
Учитель: Как называется уравнение, связывающее все три макроскопических параметра, характеризующих состояние данной массы газа?
Ответ: Уравнение состояния идеального газа или уравнение Менделеева-Клапейрона.
Учитель: Напишите на доске уравнение Менделеева-Клапейрона?
Учитель: Какая величина в этом уравнении зависит от рода вещества?
Ответ: Молярная масса.
Учитель: Из зависимости давления газа от концентрации его молекул и температуры получить ещё одну форму записи уравнение Менделеева-Клапейрона.
Ответ: P = n k T, P = (N/V) k T, P V = N k T.
Учитель: Каково значение уравнения Менделеева-Клапейрона.
Ответ: Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, если известны две другие величины. Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях, например, как меняется давление при увеличении объёма при неизменной температуре, и т.д. Из уравнения состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу, или получает теплоту от окружающих тел.
Учитель: Из уравнения состояния вытекает связь между давлением, объемом, температурой идеального газа, которые могут находиться в двух различных состояниях. Назовите это уравнение. Как оно называется?
Ответ: Уравнение Клапейрона; (P1V1) / T1 = (P2V2) / T2 = const.
Демонстрация. Тесты 1 и 2 из раздела «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы» из ЭИ «1С: Репетитор. Подготовка к ЕГЭ. Физика».
Задание 1. Идеальный газ (число частиц N = const) переходит из состояния 1 в состояние 2. Как меняется в этом процессе объём, занимаемый газом? (Рисунок 1)
а) Не меняется;
б) Увеличивается;
в) Сначала увеличивается, потом уменьшается;
г) Уменьшается;
д) Сначала уменьшается, потом увеличивается.
Рисунок 1
Задание 2. Идеальный газ занимает объём (V = const) и при этом переходит из состояния 1 в состояние 2. Как меняется число частиц в газе в процессе перехода? (Рисунок 2)
а) Не меняется;
б) Увеличивается;
в) Сначала увеличивается, потом уменьшается;
г) Уменьшается;
д) Сначала уменьшается, потом увеличивается.
Рисунок 2
Слайд 2. Презентация (Приложение 1).
Учитель: В данных уравнениях назовите неизвестную величину.
Учитель сам пишет на доске (можно красным цветом) названные учащимися неизвестные величины. Ответы: k, ν, ρ, М, n.
Ответы учащихся сопровождаются дополнительными вопросами:
- Назовите числовое значение постоянной Больцмана.
- Что называется количеством вещества?
- Что называется плотностью газа?
- Что называется концентрацией газа?
Учитель: С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трёх параметров давление, объём, температура остаются неизменными. Как называются количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном третьем?
Ответ: Газовыми законами.
Учитель: Как называются процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров?
Ответ: Изопроцессы.
Демонстрация. Анимация «Изотермический процесс».
Учитель: Рассказать, что происходит при протекании показанного процесса?
Ответ: Это изотермический процесс, т.е. процесс, протекающий при постоянной температуре. При увеличении объёма, давление уменьшается, и наоборот. Но для данной массы газа произведение давления на объём есть величина постоянная при постоянной температуре. Это утверждение называют законом Бойля-Мариотта. Графиком этого изопроцесса является изотерма. В остановленной анимации учащийся рисует две изотермы на интерактивной доске. Изотерма, соответствующая более высокой температуре, лежит выше изотермы, соответствующей более низкой температуре. (Рисунок 3)
Рисунок 3
Демонстрация. Анимация «Изобарный процесс».
Учитель: Рассказать, что происходит при протекании этого процесса?
Ответ: Это изобарный процесс, т.е. процесс, протекающий при постоянном давлении. При увеличении температуры, объём увеличивается, и наоборот. Но для данной массы газа отношение объёма к температуре есть величина постоянная при постоянном давлении. Это утверждение называют законом Гей-Люссака. Графиком этого изопроцесса является изобара. В остановленной анимации учащийся рисует две изобары на интерактивной доске. Изобара соответствующая более высокому давлению, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению. (Рисунок 4)
Рисунок 4
Демонстрация. Анимация «Изохорный процесс».
Учитель: Рассказать, что происходит при протекании этого процесса?
Ответ: Это изохорный процесс, т.е. процесс, протекающий при постоянном объёме. При увеличении температуры, давление увеличивается, и наоборот. Но, для данной массы газа, отношение давления к температуре есть величина постоянная, при постоянном объёме. Это утверждение называют законом Шарля. Графиком этого изопроцесса является изохора. В остановленной анимации учащийся рисует две изохоры на интерактивной доске. Изохора, соответствующая большему объёму, лежит ниже изохоры, соответствующей меньшему объёму. (Рисунок 5)
Рисунок 5
Учитель: Написать на интерактивной доске газовые законы.
3. Решение графических задач. Слайды 3-8. Презентация (Приложение 1).
Учитель: Графики каких изопроцессов изображены на рисунках?
Учащиеся выходят к доске и в слайдах, которые появляются на доске, над графиками пишут и называют ответы:
Слайд 3. Изохора, V = const,
Слайд 4. Изотерма, T = const,
Слайд 5. Изобара, Р = const,
Слайд 6. Изобара, Р = const,
Слайд 7. Изотерма, T = const,
Слайд 8. Изохора, V = const.
Учитель: Назовите оси для графиков, изображенных на рисунках.
Слайды 9-12. Презентация (Приложение 1).
Учащиеся выходят к доске и в слайдах, которые появляются на доске, над осями графиков пишут и называют ответы:
Слайд 9. P, V;
Слайд 10. P, V;
Слайд11. P, T;
Слайд 12. P, Т.
Учитель: Как называются графики, изображенные на рисунках?
Слайды 13-14. Презентация (Приложение 1).
Учащиеся выходят к доске и в слайдах, которые появляются на доске, над графиками пишут и называют ответы:
Слайд 13. 1 – изотерма; T = const, 2 – изобара; Р = const, 3 – изохора; V = const
Слайд 14. 1 – изотерма; T = const, 2 – изохора; V = const, 3 – изобара; Р = const.
Учитель: Решим задачу. Дан график изменения состояния идеального газа в осях (Р,V). Представьте этот процесс на графиках в осях (Р, Т) и (V,Т). Учащийся вызывается к доске и на ней выполняет еще два построения.
Слайд 15. Презентация (Приложение 1).
4. Учитель подводит итоги урока, выставляет оценки, задает домашнее задание.