Интегрированный урок физики и информатики "Изопроцессы". 10-й класс

Горелова Галина Александровна
Комоско Ирина Иосифовна, учитель физики

Класс: 10

В 2008 учебном году наша школа включилась в эксперимент по профильному обучению на Федеральном уровне. Одним из профилей является физико-математический. В соответствии с базисным учебным планом на этом профиле ведется 5 часов физики, 6 часов математики, 4 часа информатики и один час интегрированного курса «физика - информатика». В рамках интегрированного курса нами разработана программа, проводятся интегрированные уроки с пользованием информационных компьютерных технологий.

В ходе интегрированного курса организуем проектную деятельность учащихся, требующую от них углубление знаний в области физики и информатики, активизирующую познавательную и исследовательскую деятельность учащихся. Интегрированный курс также дает возможность учащимся вследствие предельной абстрактности материала, основанного на понятиях микромира, использовать и строить свои интерактивные модели для изучения законов физики.

Цели:

исследовать процессы, в которых масса газа и один из трёх параметров – давление, объём или температура – остаются неизменными.
формировать компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности, основанных на усвоении способов приобретения знаний из разных источников информации, на умении увидеть проблему и наметить пути её решения; коммуникативные компетентности (умение работать в группе).

Ресурсы:

кабинет информатики — 9 компьютеров;
медиатека фирмы Cyril & Methodius (сетевая версия);
интерактивные модели изопроцессов (диск «Открытая физика» фирмы Физикон);
презентация изотермического процесса (собственная разработка);
индивидуальные карточки-задания;
учебник «Физика 10» (Касьянов В.А.).

ХОД УРОКА

I. Актуализация знаний учащихся

Уравнение Менделеева – Клапейрона – уравнение состояния идеального газа, связывающего три макроскопических параметра (давление, объём и температуру) данной массы газа:

Вопрос к учащимся: «Что мы можем сказать об этом уравнении?»

Ответ учащихся:

Уравнение Менделеева – Клапейрона справедливо для идеального газа любого химического состава. Единственной величиной определяющей специфику газа, является молярная масса. Состояние данной массы газа однозначно определяется заданием любых макроскопических параметров (P, V), (P, T) или (V, T). Третий параметр T, V, P соответственно определяется из уравнения Менделеева – Клапейрона. С помощью уравнения состояния можно описывать процессы сжатия и расширения, нагревания и охлаждения идеального газа.

II. Изучение нового материала

Многие процессы изменения состояния газов в природе и в тепловых машинах происходят так, что один из трех макроскопических параметров (V, P или T) остаётся или специально поддерживается постоянным. Два других параметра при этом изменяются.
На сегодняшнем уроке мы и займемся исследованием таких процессов.

Изопроцесс – процесс, при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы газа остаётся постоянным.

Вопрос к учащимся: «Предложите возможные варианты»

Ответ учащихся:

T – const
P – const
V – const

Наша дальнейшая работа строится следующим образом:

Мы должны заполнить таблицу по изопроцессам, но один процесс мы разбираем вместе, два других по группам с последующим объяснением и презентациями.

За таблицу каждый получает оценку.

Кроме этого итогом урока будет решение качественных задач на построение и исследование графиков изопроцессов в различных координатных осях.

Итак: таблица содержит три колонки.

ИЗОПРОЦЕССЫ. m = const

Изотермический
T – const

Изобарный
P – const

Изохорный
V – const

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

PV = const при T – const

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

PV = const – закон Бойля-Мариотта

P₁V₁ = m /µ*RT
P₂V₂ = m /µ*RT

Значит: P₁V₁ = P₂V₂; PV = const

Графики – обратно пропорциональная зависимость.

P V или P V

Рисунок 2.

В других координатах:

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Изотермическим процессом можно считать процесс сжатия воздуха компрессором или расширение газа под поршнем насоса при откачке воздуха из сосуда.

:Первая группа за компьютерами заполняет колонку изобарного процесса и готовит презентацию в медиатеке. Далее каждая группа в программе «Открытая физика» находит интерактивную модель изучаемого процесса и проводит исследование, изменяя параметры.
Вторая на местах, работая с учебником – изохорный процесс.
Через 15 минут меняетесь, затем ответы у доски с показом презентации на большом экране по заданному процессу (отчёт о выполненной работе).

III. Отработка навыков в построении и анализе графиков изопроцессов

1. Разбираем задачу на доске