Урок по теме уравнение состояния идеального газа

Разработка урока «Уравнение состояния идеального газа»
методическая разработка по физике (10 класс)

В разработке урока «Уравнение состояния идеального газа» представлено изучение нового материала и первичного закрепления по теме: « Уравнение состояния идеального газа» с применением различных технологий и методов. Будет очень полезна для учителей физики для проведений занятий в 10 классе и подготовке к ЕГЭ.

Скачать:

Предварительный просмотр:

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА ФИЗИКИ

ОУ: Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Венгеровская СОШ№ 2.

Учитель: Любчикова Любовь Николаевна, учитель физики.

УМК: Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика 10 класс. М.: Просвещение, 2018.

Тема урока: Уравнение состояния идеального газа

Тип урока: Изучение нового материала и первичного закрепления

Цель урока: Создание условий для осознания и осмысления уравнения состояния идеального газа.

• установить связь между макроскопическими параметрами состояния вещества, ознакомить со следствиями, вытекающими из уравнения состояния идеального газа; формировать умения применять полученные знания при решении задач.
• развивать навыки анализа информации, развивать мышление и мировозрение обучающихся через использование метода научного познания; осуществление межпредметных связей с математикой и химией при выводе уравнения состояния идеального газа, развивать навыки самообразования.
• способствовать развитию интереса к физике, повышать уровень мотивации, воспитывать культуру общения.

Формы организации познавательной деятельности учащихся : фронтальная, групповая, индивидуальная.

Средства обучения : Моноблок, мультимедийная презентация «Уравнение состояния идеального газа», дидактический материал, карточки .

Методы обучения: проблемное изложение, частично поисковый (эвристический).

Основные понятия: идеальный газ, температура, давление, объем, уравнение состояния идеального газа, универсальная газовая постоянная.

Межпредметные связи: математика, химия.

• формировать умения управлять своей учебной деятельностью,

• формировать интерес к физике при анализе физических явлений,

• формировать мотивацию постановки познавательных задач, развития внимания, памяти, логического и творческого мышления,

• формировать толерантное отношение к одноклассникам.

• Овладевать навыком нахождения ответов на вопросы, используя свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке;
• Развивать умение организовать и планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками;
• Формировать навыки:

— определять и формулировать цель на уроке,

— планировать этапы экспериментальной работы,

— анализировать факты при объяснении явлений,

-давать эмоциональную оценку своей деятельности на уроке.

• формировать представлений об идеальном газе, макроскопических параметрах,

•овладение умениями формулировать гипотезы, оценивать полученные результаты

организация усвоения основных понятий по данной теме:

уравнение, связывающее три макропараметра: P, V, T, – описывающие состояние данной массы идеального газа, называемое уравнением состояния идеального газа. Уравнение состояния записывается в двух формах:

1) уравнение Клапейрона-Менделеева PV= mRT/M(для произвольной массы газа),

2) уравнение КлапейронаPV/T=const(для постоянной массы газа).

3) Величина Rв первом уравнении называется универсальной газовой постоянной R= kNА=8, 31 Дж/моль*К. Физический смысл R– объем одного моля любого газа при нормальных условиях.

4) Количественные зависимости между двумя параметрами при постоянном третьем называются газовыми законами.

Тема: «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»

Разделы: Физика

Цели:

Установить зависимость между параметрами, определяющими состояние газа.

Сформулировать законы для изопроцессов в газе.

Задачи урока:

Образовательные:

• продолжить формирование понятия макросистемы;
• продолжить формирование умения объяснять законы с молекулярной точки зрения;
• изображать графики изопроцессов.

Развивающие:

• развитие познавательного интереса;
• развитие интеллектуальных способностей учащихся;
• развитие предметных и общенаучных умений и навыков;
• развитие навыков самообразования.

Воспитательные:

• формирование коммуникативных качеств, культуры общения;
• воспитание ответственности у учащихся не только за свои знания, умения, но и за знания каждого обучаемого.

План лекции; (на доске)

• вывод уравнения Менделеева – Клапейрона;
• газовые законы: изотермический
• изобарный;
• изохорный.

Ход урока

I. Организация учебной деятельности учащихся на уроке.

Сообщение темы, цели, задач урока. Стимулирование мотивации учебной деятельности при обучении.

II. Проверка знаний и умений.

Организация самостоятельной работы.

III. Изучение нового материала.

Изложение нового материала сопровождается показом фрагментов изопроцессов [3]

Учитель: (вопросы для повторения)

1. Основное уравнение МКТ имеет вид: , где .

2. Температура — мера средней кинетической энергии. Почему?

, , измеряется в Дж, давно известно, что температура измеряется в , а теперь мы знаем ,что и в К.

3. Как связана абсолютная шкала и шкала Цельсия?

Задача урока: охарактеризовать состояние идеального газа через макропараметры (p, V, T)

Запишем зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

подставляем вместо n

преобразуем

,

где -универсальная газовая постоянная

-уравнение состояния идеального газа или уравнение Менделеева-Клапейрона.

Из данного уравнения вытекает связь между давлением, объемом и температурой идеального газа, который может находиться в двух любых состояниях.

Рассмотрим систему , находящуюся в двух состояниях, с параметрами p, V, T.

Запишем уравнения для двух состояний.

поделим первое на второе

при уравнение Клапейрона.

(Учащиеся самостоятельно делают вывод и формулируют определение).

Определение: при фиксированной массе отношение произведения давления и объема на температуру есть величина постоянная.

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

Определение: количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами (изопроцессамия).

Рассмотрим каждый из процессов

Изотермический процесс

(процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре) [3]

сформулируем определение. (учащиеся формулируют самостоятельно)

определение: для газа данной массы произведение давления на объем постоянна, если температура газа не меняется.- закон Бойля – Мариотта.

— изотерма, изображает обратно пропорциональную зависимость, график находится в первой четверти т.к. величины p,V положительны.

Вывод: (учащиеся самостоятельно по первому рисунку)

изотерма соответствующая более высокой температуре , лежит на графике выше изотермы, соответствующей более низкой температуре . Построим графики в координатах PT, VT.

(процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном давлении). [3]

Определение: для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление не изменяется.

прямолинейная зависимость.- закон Гей-Люссака (1802г)

Вывод: (самостоятельно по рисунку 2)

изобара соответствующая более высокому давлению лежит на графике ниже изобары соответствующей более низкому давлению . Построим графики в координатах PT, PV,Vt.

(процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме). [1]

Определение: при данной массе газа отношение давление газа к температуре постоянно, если объем газа не изменяется.- закон Шарля (1787г.)

Вывод: изохора соответствующая большему объему лежит ниже изохоры, соответствующей меньшему объему . Построим графики в координатах PV, VT, Pt.

IV. Повторение опорного конспекта.

V. Закрепление знаний.

VI. Домашнее задание

§70,71 упр.13(1-7), конспект

Литература.

1. Мякишев Г.Я. Физика: учеб. Для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев. – 12-е изд. – М.: Просвещение, 2005.
2. Сборники задач.
3. CD – диск: Образовательная коллекция. Полный интерактивный курс физики. Физикон. “Открытая физика 1. 1” под. Ред профессора МФТИ С.М. Козелла.

Конспект урока« Уравнение состояния идеального газа»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Тема: Уравнение состояния идеального газа.

— вывести уравнение Менделеева- Клапейрона

— научить решать задачи по этой формуле.

— расширить кругозор учащихся, развитие логического мышления, интеллекта;

— уметь проводить сравнения, делать вводы;

— развить монологическую речь, уметь выступать перед аудиторией.

-научить добывать информацию из дополнительной литературы и из Интернета, анализировать её.

Воспитательные: — прививать интерес к предмету физика;

— научить самостоятельности, ответственности, уверенности;

— создать ситуацию успеха и дружеской поддержки в процессе урока

Оборудование и наглядные пособия:

Компьютер, видеопроектор, экран, презентация «Температура и ее измерение»

1.Тема урока, цель, задачи, содержание.

2. Проверка домашнего задания. Повторение изученного.

а) Презентация учащихся. «Температура и ее измерение»

б)У доски: физический диктант

1.Какая температура по шкале Кельвина соответствует температуре по шкале Цельсия:

2 .Какая температура по шкале Цельсия соответствует температуре по шкале Кельвина по абсолютной шкале:

1. 15К 2. 250К 3. 400К 4.304К

в) Фронтальный опрос

1. Что называется идеальным газом?

2.Назовите условия при которых газ можно считать идеальным.

3.Что называется концентрацией молекул?

4.Почему барабанная перепонка уха не продавливается бомбардирующими ее молекулами воздуха?( Барабанная перепонка уха человека не продавливается бомбардирующими ее молекулами воздуха, так как давления по обе стороны барабанной перепонки примерно равны.)

5.На высоте порядка сотен километров над Землей молекулы атмосферы имеют кинетическую энергию, которой соответствует температура порядка тысяч градусов Цельсия. Почему на такой высоте не плавятся искусственные спутники Земли?

(Спутники не плавятся, потому что на таких высотах концентрация молекул очень мала .)

в) трое учащихся выполняют на компьютерах тест «Молекулярная физика»( диск «Физикон)

3.Объяснение нового материала

Какова масса воздуха в нашем классе?

Ответы записать на доске. Выяснить после решения этой задачи, кто был прав?

1.Три фрагмента из электронного учебника ( Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., 10 -11 КЛ)

Молекулярная картина теплообмена 1.

Молекулярная картина теплообмена 2.

Молекулярная картина теплообмена 3.

2.Вывод уравнения Менделеева- Клпейрона

Уравнением состояния называется уравнение, связывающее параметры физической системы и однозначно определяющее ее состояние.

В 1834 г. французский физик Б. Клапейрон , работавший длительное время в Петербурге, вывел уравнение состояния идеального газа для постоянной массы газа. В 1874 г. Д. И. Менделеев вывел уравнение для произвольного числа молекул.

В МКТ и термодинамике идеального газа макроскопическими параметрами являются: p, V, T, m.

Мы знаем, что . Следовательно, . Учитывая, что , получим: .

Произведение постоянных величин есть величина постоянная, следовательно: — универсальная газовая постоянная (универсальная, т.к. для всех газов одинаковая).

4. Решение задач.

Решить следующие задачи:

1.Какова масса воздуха в нашем классе?

Дано: воздух Решение

h =3м V = ав h = 162м 3 закон Менделеева — Клайперона

М=0,029 кг /моль Выразим массу

t =22° C Т= t + 273 =295К

Р=10 5 ПА m =10 5 ·162· 0,029 кг/8,31·295=191,6 кг

R =8,31 Ответ: 191,6 кг

Выяснить, кто был прав.

2. Определите давление 8кг кислорода О ₂ , заключенного в

сосуд емкостью V =2м 3 при температуре 47 °С.

3. Определите объем т = 2\кг азота при t = 7°С Си давлении

4. Определите массу кислорода О ₂ ,заключённого в баллон,

емкостью V = 3 м 3 при температуре t =27°С и давлении

5. Самостоятельная работа

1.Определите объем 4 кг кислорода О ₂ , при температуре 17°С и давлении 2,9 ·10 5 Па (молярная масса кислорода равна 32·10· -3 кг/моль)

2. Найти массу углекислого газа при температуре Т=288к и давлении Р=9· 10 5 Па

6.Подведение итогов урока. Домашнее задание.

Анализ и оценка деятельности учащихся на уроке. Учащиеся обсуждают вместе с учителем результативность урока, оценивают свою деятельность

. 1.Сколько правильных ответов вы получили?