Интегрированный урок (физика + информатика) по теме "Решение задач на уравнение Менделеева-Клапейрона и газовые законы"

Разделы: Физика, Информатика


На то и ум, чтобы
достичь, чего хочешь.
М. Достоевский

Цель: подвести учащихся к осознанию необходимости диагностики уровня усвоения материала с целью устранения ошибок и пробелов
в процессе решения задач, а так же качественной подготовки к ЕГЭ.

Задачи:

Обучающая:

  • систематизировать ранее полученные знания;
  • закрепить знания формул и понятий по данной теме;
  • научить применять знания к различным теоретическим и практическим заданиям;
  • формировать умение работы с компьютером.
  • научить строить график изопроцесса на компьютере.
  • закрепить навыки работы с формулой по нахождению неизвестного.

Развивающая:

  • развивать умение работать со сводными таблицами, схемами, бланками для ответов.
  • развить следующих компоненты мышления – целостность восприятия, способность оценивать, анализировать, классифицировать.

Воспитывающая:

  • формирование чувства уверенности в себе;
  • создание ситуации успешности;
  • формирование умения самооценки.
  • воспитание личностных сторон ученика – познавательную и коммуникативную,
  • воспитание деловых умений работы в группе, эмоциональность.

Оборудование: мультимедийный проектор, ноутбуки, интерактивная доска.

Тип урока: урок-закрепление.

Ход урока

1. Вступительное слово учителя

На этом уроке мы повторим темы “Уравнение Менделеева- Клапейрона. Газовые законы”, решим тест, качественные и расчетные задачи, построим график изопроцесса. Многие задания будем выполнять с помощью компьютерной программы Microsoft Office Excel, а группа учащихся, которая получит задание создать презентацию журнала “Занимательная МКТ”, будет работать с программой Роwer Point. (2-е учащихся получают материал для создания презентации журнала, а так же доступ к ресурсам интернет и приступают к работе)

Согласитесь! Мир удивителен и многообразен. Еще с древних времен люди пытались представить его в воображении, на основании фактов, полученных в результате наблюдений или опытов. Сегодня мы с вами вслед за учеными сделаем попытку еще раз заглянуть в него.

Из истории молекулярно-кинетической теории

Сообщения учащихся.

1. Место и роль МКТ в науке.

Молекулярно-кинетическую теорию можно назвать наукой про молекулы. МКТ – одна из основных и ведущих научных теорий естественных наук. Значение этой теории для науки американский ученый Фейман оценил такими словами: “Если бы в результате какой-нибудь всемирной катастрофы все научные знания были бы уничтожены и до будущих поколений дошла бы только одна фраза, то какое утверждение, что состоит из наименьшего числа слов принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза – все тела состоят из атомов- маленьких частиц, которые находятся в непрерывном движении, притягиваются на небольших расстояниях или отталкиваются, если одно присоединить к другому.”

Данная гипотеза является фундаментом МКТ. 2500 лет назад в Др.Греции зародилась эта атомическая гипотеза, ее авторами являются Левкипп и Демокрит из Абдеры. Большой вклад в теорию внес в 18 в. выдающийся русский ученый-энциклопедист М.В.Ломоносов, рассматривая тепловые явления, как результат движения частиц, образующих тела.

Теория была окончательно сформулирована в19 в. в трудах Европейских ученых.

2. Значение молекул в жизни человека.

Нам известно, что все тела состоят из частиц: молекул и атомов. А задумывались ли мы над тем, какую роль в жизни человека играют молекулы? Мы едим, пьем молекулы, спим на них, укрываемся ими, одеваем и обуваем их. Все вещи какими мы пользуемся – это тоже молекулы. А знаете ли вы, что молекулы бывают и сладкие, и горькие, и кислые, и соленые? А знаете ли вы, что существуют молекулы разных запахов и цветов? Вот вам и молекулы!

3. Сочинение-миниатюра “Породнились навеки”.

Утро обычного рабочего дня вступило в свои права. Молекулы лениво двигались в разные стороны, помня старую заповедь: “Будь всегда в вечном движении!” Нелегкая судьба: ни часа, ни минуты отдыха. Покой мог только сниться. Нет, что не говори, им не позавидуешь. Двигаются без цели, да еще часто сталкиваются одна с другой… А столкнувшись , словно ошпаренные, разлетаются в разных направлениях, чтобы через мгновение столкнуться снова. И чего только не стерпишь ради вечного движения!

И вдруг чужие, непохожие молекулы появились в воде. Они так и пытались проникнуть в каждую щель между молекулами воды, и им это удавалось. Работали они спокойно, даже торжественно. Сталкиваясь с хозяевами, чужаки интеллигентно извинялись, словно говорили: “Не наша в том вина, таковы законы природы”. Такая галантность и доброжелательность понравилась молекулам воды. Они прониклись уважением до непрошенных гостей и дружно пошли им навстречу… Не беда, что цвет воды сменился – зато жизнь отныне стала содержательней. Вода подружилась с молекулами медного купороса. Так произошла диффузия.

2. Повторение опорных знаний.

а) Проверка усвоения основных понятий по данной теме.

Для начала, проверим усвоение базовых понятий по данной теме.

Здесь представлены основные термины данного блока, которые мы сегодня неоднократно будем использовать. (Приложение 1, слайд 1)

Приложение

Основные положения МКТ и их опытные обоснования

Идеальный газ
Изобара
Макропараметры
Газовые законы
Изопроцесс
Давление газа

 б) Проверка основных формул данного блока:

Формулы: назвать неизвестную физическую величину и саму формулу.

в) Повторение газовых законов.

Заполнить таблицу газовых законов. (На интерактивной доске)

Процесс Автор закона Математическое выражение закона График изменения макроскопических
параметров
Постоянный параметр
   

   
  Шарль     V = const
         
Изотермический        

3. Решение задач.

Задача № 1.

Из предложенных графиков разобрать графики по изопроцессам. Подписать недостающие параметры у осей координат в последнем ряду.

Задача № 2.

Используя уравнение Менделеева-Клайперона, установить, какой из двух графиков, построенных для данной массы идеального газа, относится к газу с меньшей массой.

Решение:

PV= m/ MRT

PAV1 = m1/M RT PBV1 = m2/MRT

m1/m2 = PA/PB т. к. PA< PB

m1<m2

Задача № 3.

Определите недостающие параметры.

Это задание выполняется на компьютере.

Решите задачу. Ответы занесите в таблицу. Расчеты можете выполнить с помощью программы Microsoft Office Excel.

m, кг М, кг/моль р, Па V, м3 Т, К
? 3,2 . 10-2 1,5 . 106 0,81 250
3,4 4 . 10-2 ? 0,4 180
0,5 2,8 . 10-2 8,3 . 105 ? 390

Вопрос учителя . Какое уравнение связывает макроскопические параметры данной массы газа?

Задача № 4.

Постройте изотерму для 2г водорода при температуре 273К в координатах p, V.

Решим следующую задачу на построение графика изопроцесса с помощью компьютера. Исходные данные получим, решая задачу на доске, введем их в программу Microsoft Office Excel, получим график.

Ученик выходит к доске, решает задачу, получая исходные значения для построения графика

P= 2269/V

Учитель поясняет дальнейшие действия, которые необходимо произвести для получения на экране компьютера графика изотермического процесса в заданных осях.

Учащиеся вносят в таблицу значение объема 1; 1,5 и т.д.; значение полученного коэффициента 2269. Получают значения для давления. Выбирают команду для построения графика, на экране компьютера получают изотерму в заданных осях p, V.

Задача № 5.

Используя описание процессов, получить рисунок в координатах P(T)

Решение:

1-2: изобарное охлаждение
2-3: изотермическое расширение
3-4: изобарное нагревание
4-5: изотермическое расширение
5-6: изобарное охлаждение, если
 


Т145 Т236

Р1=Р2 Р56 Р34

Заключение: каждая линия на графике – это маленькая история из жизни идеального газа. Ее можно написать словами, а можно изобразить графически.

4. Закрепление

а) Самостоятельная работа. Решение проверочного теста.

Содержание теста

Вариант № 1

1. Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале соответствует температуре 270 С по шкале Цельсия?

а) 327К
б) 300К
в) 273К
г) 246К

 2. Как называется процесс изменения состояния при постоянном объеме?

а) изотермический
б) изохорный
в) изобарный
г) адиабатный

 3. Какие два процесса изменения состояния газа представлены на графиках рисунка 1?

а) 1 и 2 – изотермический
б) 1 и 2 – изохорный
 в) 1 и 2 – изобарный
 г) 1 – изобарный, 2 – изотермический

4. Если атомы расположены вплотную друг к другу, упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся структуру, то в каком состоянии находится вещество?

а) в жидком
б) в аморфном
в) в газообразном
г) в кристаллическом

 5. Как нужно изменить объем газа для того, чтобы при постоянной температуре его давление увеличилось в 4 раза?

а) увеличить в 2 раза
б) увеличить в 4 раза
в) уменьшить в 2 раза
г) уменьшить в 4 раза

 Вариант № 2

1. Какое примерно значение температуры по шкале Цельсия соответствует температуре 200К по абсолютной шкале?

а) 3270С
б) 300С
в) 730 С
г) -730 С

 2. Как называется процесс изменения состояния при постоянном давлении?

а) изотермический
б) изохорный
в) изобарный
г) адиабатный

 3. Какие два процесса изменения состояния газа представлены на графиках рисунка 1?

а) 1 и 2 – изотермический
б) 1 и 2 – изохорный
в) 1 и 2 – изобарный
г) 1 – изобарный, 2 – изотермический

 4. Если атомы расположены вплотную друг к другу, но свободно смещаются друг относительно друга и не образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, то в каком состоянии находится вещество?

а) в жидком
б) в аморфном
в) в газообразном
г) в кристаллическом

 5. Как нужно изменить объем газа для того, чтобы при постоянной температуре его давление уменьшилось в 4 раза?

а) увеличить в 2 раза
б) увеличить в 4 раза
в) уменьшить в 2 раза
 г) уменьшить в 4 раза

 б) Просмотр презентации журнала “Занимательная МКТ” (Приложение 1)

в) Д/з. На отдельных листах для всех учащихся раздается ряд заданий.

На эти задания следует дать ответ в численном виде.

“Таблица задач”.

Найти Условие Формула Ответ
Т2 T1 = 325k P1 = 2·105 Па

Р2 = 2,5·105Па V = const

+t Т = 573 k
Ек T = 380 k
Т = const
Р2 T = const P1 = 105 V1 = 0,2 л

V2 = 130 см3

ρ О2 Т = 320 k P = 4·105 Па
V Р = 105 Па t = 270C

ν = 3,61·103моль

г) Выставление оценок учащимся

д) Рефлексия

Заключительное слово учителя:

Сегодняшний наш урок мне хотелось бы закончить словами поэта Ефимовского, который про взгляды Демокрита на строение вещества сказал так:

Можно плыть по реке,
И парить в облаках,
И шагать по земле,
Увязая в песках.
Но сгущается пар,
Застывает река
И твердейшая бронза
Порою мягка.
Птица в небе парит,
и в песок упадет,
И травой прорастет –
Рассуждал Демокрит.
Видно чем-то похожа
На камень вода.
И в далеком родстве
Светлячок и звезда.
Что все это роднит:
Облака и гранит,
Сложен мир. “Сложен мир из мельчайших частиц”-
Так считал древний грек Демокрит.

На этой ноте нам хотелось бы закончить урок и поблагодарить вас ребята за активное участие.

Список литературы и использованных материалов.

  1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика (базовый и профильный уровни).
  2. Учебник для 10 класса средней школы. 2-е изд., М., Просвещение, 2009 г.
  3. urok.1sept.ru/articles/211482/http://av-physics.narod.ru/
  4. msosh-1.edusite.ru/DswMedia/slovauchitelya.doc
  5. ppt4web.ru…osnovy-molekuljarnokineticheskojj…
  6. prezentaciya-na-temu.ru…molekuljarno…teorii…mkt…
  7. Рымкевич А.П. Задачник по физике 10–11 классы