Урок физики по теме "Газовые законы"

Цель: активизация познавательной деятельности учащихся при изучении темы за счет включения в исследовательскую работу с использованием ИКТ.

Задачи:

Образовательные:

• повторить зависимость между двумя изменяющимися термодинамическими параметрами при неизменном третьем,
• показать применение газовых законов с помощью эксперимента.

Воспитательные:

• продолжить воспитание личностных качеств: самостоятельности, ответственности, толерантности;
• формирование взаимопомощи, доброжелательного отношения друг к другу, развивать культуру общения и культуру ответа на вопросы;
• умение выслушать других при работе в классе, в группах;
• формировать навыки безопасной работы.

Развивающие:

• развивать приемы исследовательской работы, умения анализировать, делать выводы.
• вырабатывать умения объяснять газовые законы на основе положений МКТ;
• описывать состояние и изопроцессы идеального газа,
• давать и объяснять графическое изображение процессов.

Метод:

• групповая (парная) исследовательская деятельность с применением ИКТ

Средства:

• проектор, интерактивная доска;
• лабораторное оборудование.

План урока

 Ход урока

1. Организационный момент.

Звучит музыка. На экране видеосюжет, который показывает красивые кадры о явлениях природы. Учитель читает стихотворение.

Физика горда и непреклонна
Вместе с тем важна и интересна
Надо уважать ее законы
Ведь по ним живет наш мир чудесный.

Солнце снова всходит и заходит
На орбите замерли планеты
Много тайн у матушки природы
Вам расскажет физика об этом.

И всему найдется объясненье
В сказках, так конечно, покрасивей
Даже тайна вашего рождения –
Это просто физика и химия.

Горы вырастают на планете.
Происходит множество событий
Не постичь всего на этом свете,
Есть еще возможность для открытий.

Каждый день готовит вам сюрпризы,
И взрослея, узнаете многое.
Пусть ведет вас физика по жизни
Точной и проверенной дорогою.

Этой дорогой мы идем уже третий год. В 5 и 6 классах на факультативе мы только знакомились с явлениями природы, а теперь учимся их объяснять с помощью законов физики и химии. И сегодня на уроке мы с вами подводим итог нашему знакомству с газовыми законами. Откроем тетради и подпишем число и тему урока.

(Открывается страница_1 урока на интерактивной доске) <Рисунок 1>

Вопрос: Вспомним, что называют газовыми законами?

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

Вопрос: Что понимают под изопроцессами?

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

Вопрос: Между какими параметрами устанавливается зависимость в газовых законах?

Ответ: В газовых законах устанавливается зависимость между объемом, давлением и температурой при постоянном значении одного из этих параметров.

Сегодня вы защищаете свои проекты, в которых должны были осветить один из изопроцессов, протекающих в идеальном газе и показать его практическое применение.

2. Актуализация по теме “Изопроцессы”.

Группы готовы. Начнем.

Выступает 1 группа, которая готовила проект по изотермическому процессу.

“Искусство экспериментатора состоит в том, чтобы уметь задавать природе вопросы и понимать ее ответы”. Майкл Фарадей.

1) ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС – это процесс, происходящий в системе при постоянной температуре.

Математическая зависимость между параметрами этого процесса была установлена двумя учеными Робертом Бойлем и Эдмом Мариоттом и получила название закона Бойля-Мариотта.

ЗАКОН БОЙЛЯ–МАРИОТТА – при неизменной температуре произведение объема данной массы газа на его давление является величиной постоянной.

pV = const при T = const

Из закона Бойля–Мариотта следует, что при постоянной температуре газа его давление обратно пропорционально объему.

Для двух состояний газа можно записать выражение p₁ V₁ = p₂ V₂ .

При увеличении объема газа в 2 раза его давление уменьшается тоже в 2 раза.

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

(Cтраница_2 урока на интерактивной доске. Ученик записывает формулы в столбцы таблицы) <Рисунок 2>

2) Построим графическую зависимость изотермического процесса в координатных осях

P(V); p(T); V(T).

Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре графически изображается кривой, которая называется изотермой. Изотерма газа изображает обратно пропорциональную зависимость между давлением объемом. Разным постоянным температурам соответствуют разные изотермы. Изотерма соответствующая более высокой температуре лежит выше изотермы соответствующей более низкой температуре.

Объясним этот процесс с точки зрения молекулярно – кинетической теории: при разрежении газа, то есть увеличении объема, молекулы располагаются дальше друг от друга, уменьшается их концентрация в сосуде. Поэтому они реже ударяют о стенки сосуда, и от этого давление газа уменьшается. А при сжатии газа, то есть уменьшении его объема, молекулы располагаются ближе друг к другу, увеличивается их концентрация в сосуде. Поэтому они чаще ударяют о стенки сосуда, и от этого давление газа увеличивается.

(продолжается работа на странице_2 урока на интерактивной доске и ученик проводит построение графиков) <Рисунок 2>

3) Обратимся к исторической справке и познакомимся с биографией Роберта Бойля и Эдма Мариотта.

В качестве наглядного материала для сообщения создана презентация_1 (текст) в программе MS PowerPoint 2003

5) Чтобы проиллюстрировать этот процесс посмотрим опыт “Картезианский водолаз”

Оборудование: пластмассовая бутылка 1,5 л, заполненная водой с крышкой; медицинская пипетка, заполненная подкрашенной водой.

Опыт: Бутылка наполненная водой внутри которой плавает пипетка. Закроем плотно колбу крышкой и возьмем колбу в руки – пипетка погружается, уберем руки пипетка всплывает объясните действие пипетки.

Объяснение:  когда ведущий берет мягкую бутылку в руки, он ее сдавливает. Это приводит к увеличению давления внутри бутылки и уменьшения объема пузырька воздуха в пипетке, т.е. по закону Бойля-Мариотта увеличение давления на газ(воздух в пипетке) приводит к уменьшению объема этого воздуха (сжатию). При этом уменьшается сила Архимеда и пипетка тонет. Меняя нажим на бутылку, ведущий имеет возможность изменять эту силу и управлять глубиной погружения пипетки. Для этого принципиально важно, чтобы бутылка была герметично закрыта.

Выступает 2 группа, которая готовила проект по изобарному процессу.

1) ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС – это процесс, происходящий в системе при постоянном давлении.

Математическая зависимость между параметрами этого процесса была установлена ученым Жозефом Луи Гей-Люссаком и получила название закона Гей-Люссака.

ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА – при неизменном давлении отношение объема данной массы газа к его температуре является величиной постоянной.

= const при p = const

Из закона Гей-Люссака следует, что при постоянном давлении газа его объем прямо пропорционален температуре. Для двух состояний газа можно записать выражение = При увеличении температуры газа в 4 раза, его объем увеличится тоже в 4 раза.

(Открывается страница_3 урока на интерактивной доске и ученик записывает формулы в столбцы таблицы) <Рисунок 3>

2) Построим графическую зависимость изобарного процесса в координатных осях:

p(V); p(T); V(T).

Графически изобарный процесс изображается прямой, которая называется изобарой. Различным давлениям соответствуют разные изобары. Изобара соответствующая более высокому давлению, лежит ниже изобары, соответствующей более низкому давлению.

Объясним этот процесс с точки зрения молекулярно – кинетической теории: при нагревании газа увеличивается скорость движения молекул, которые при столкновении друг с другом разлетаются на большие расстояния, то есть происходит увеличение объема газа, а при охлаждении – понижении температуры, уменьшается скорость движения молекул, что приводит к уменьшению расстояния между молекулами, так как они уже не могут разлетаться на большие расстояния и объем газа уменьшается.

(Продолжается работа на странице_3 урока на интерактивной доске и ученик проводит построение графиков) <Рисунок3>

3) Обратимся к исторической справке и познакомимся с биографией Жозефа Луи Гей-Люссака.

В качестве наглядного материала для сообщения создана презентация_2 в программе MS PowerPoint2003.

4) Чтобы проиллюстрировать этот процесс посмотрим опыт “Шар в банке”.

Оборудование: стеклянная банка на 2 л, воздушный шарик, горячая вода, пустой сосуд.

Опыт: в пустую стеклянную банку наливаем горячей воды и держим там 1-2 мин, затем выливаем ее в пустой сосуд. Банку накрываем надутым воздушным шариком и наблюдаем как шарик втягивается в банку.

Объяснение:  при нагревании воздух в банке расширился, и его часть вышла из банки. При охлаждении воздух в банке сжимается, и шарик заполняет пустое место в банке под действием атмосферного давления, которое на протяжении всего опыта не менялось.

Выступает 3 группа, которая готовила проект по изохорному процессу.

1) ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС – это процесс, происходящий в системе при постоянном объеме.

Математическая зависимость между параметрами этого процесса была установлена ученым Шарлем, Жак Александром Сезаром и получила название закона Шарля.

ЗАКОН Шарля – при неизменном объеме отношение давления данной массы газа к его температуре является величиной постоянной.

= const при V = const

Из закона Шарля следует, что при постоянном объеме газа его давление прямо пропорционально температуре. Для двух состояний газа можно записать выражение

=

(Открывается страница_4 урока на интерактивной доске и ученик записывает формулы в столбцы таблицы) <Рисунок 4>

2) Построим графическую зависимость изохорного процесса в координатных осях:

p(V); p(T); V(T).

Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой. Разным объемам соответствуют разные изохоры. Изохора, соответствующая большему объему, располагается ниже изохоры, соответствующей меньшему объему.

Объясним этот процесс с точки зрения молекулярно – кинетической теории: при нагревании газа увеличивается скорость движения молекул, которые сильнее ударяют о стенки сосуда, что приводит к увеличению давления. А при охлаждении скорость движения молекул уменьшается, следовательно они реже и слабее ударяют о стенки сосуда , что приводит к уменьшению давления.

(Продолжается работа на странице_4 урока на интерактивной доске и ученик проводит построение графиков) <Рисунок 4>

3) Обратимся к исторической справке и познакомимся с биографией Шарля, Жак Александра Сезара.

В качестве наглядного материала для сообщения создана презентация_3 в программе MS PowerPoint2003

4) Чтобы проиллюстрировать этот процесс посмотрим опыт “Разрушение банки”.

Оборудование: пластмассовая или металлическая банка с закручивающейся крышкой, очень горячая вода, сосуд с холодной водой.

Опыт: налить горячую воду в банку подержать там 2 мин. и вылить, быстро закрыв отверстие. Затем сразу облить ее холодной водой. Банку сплющит.

Объяснение:  Во время нагревания вода расширяется, превращаясь в газ – пар. Когда мы закрыли банку крышкой, воздух внутри остался под таким же давлением, как окружающая атмосфера. Охлаждая ёмкость извне, мы заставили пар превращаться обратно в воду. Его давление понизилось, позволяя большему давлению воздуха внешней атмосферы раздавить банку.

3. Отработка знаний по теме “Изопроцессы”.

Каждая группа отлично справилась с подготовкой и защитой проектов, а теперь мы применим полученные знания для решения графических задач.

(Открывается страница_5 урока на интерактивной доске и учитель объясняет задание 1)

<Рисунок 5>

Задание 1. На графике изображены процессы перехода газа из состояния 1 в состояние 3. Назовите эти процессы и изобразите их в других координатных осях.

(Открывается страница_6 урока на интерактивной доске и учитель объясняет задание 2)

<Рисунок 6>

Задание 2. С газом некоторой массы был произведен замкнутый процесс, изображенный на рисунке. Объясните как изменялся объем газа при переходах 1 – 2, 2 – 3, 3 – 4, 4 – 1.Назовите процессы этих переходов и постройте этот замкнутый цикл в других координатных осях.

(Открывается страница_7 урока на интерактивной доске и учитель объясняет задание3)

<Рисунок 7>

Задание 3. При температуре 27⁰С давление газа в закрытом сосуде было 75 атм. Каким будет давление при температуре - 13⁰С?

4. Проверка знаний по теме “Изопроцессы”.

(Открывается страница_8-12 урока на интерактивной доске и учитель объясняет задание)

Тест <Рисунок 8>

(Открывается страница_13 урока на интерактивной доске и учащиеся проверяют ответы к тесту и выставляют оценки ) <Рисунок 9>

5. Рефлексия. Домашнее задание

(Открывается страница_14 урока на интерактивной доске и учитель объясняет задание)

<Рисунок 10>

6. Анализ урока. Выставление оценок.

Литература

1. А.Е. Гуревич. Физика: учебник для 7 класса, М.: Дрофа, 2006.
2. Изучение тепловых явлений в курсе физики средней школы. Н.М. Бергер.
3. Физический эксперимент это просто. Занимательные эксперименты с пластиковыми бутылками.Р.В. Даминов Казань 2002.
4. Обучающие программы “ Видеозадачник по физике” А.И. Фишман, А.И. Скворцов, Р.В. Даминов. Казанский Государственный Университет.
5. Э.М. Браверманн. Преподавание физики, развивающее ученика, М.: Ассоциация учителей физики, 2005.
6.  Диск “Открытая физика 1,1”. ООО “ФИЗИКОН”.