Тип урока: урок изучения нового материала.
Тема урока: «Изотермический, изобарный и изохорный процессы изменения состояния идеального газа».
Место урока в разделе «Основы молекулярно-кинетической теории»: урок проводится после изучения основного уравнения МКТ, понятия температуры и введения уравнения Менделеева-Клапейрона.
Цель урока: предполагается, что к окончанию урока учащиеся будут
– знать газовые законы, их математическое описание, понимать зависимости термодинамических параметров;
– уметь решать расчетные и графические задачи, используя уравнения состояния для изопроцессов.
Задачи учителя:
– организовать повторение и закрепление основных понятий темы;
– обеспечить усвоение навыков решения задач;
– способствовать развитию логического мышления, умения анализировать и сопоставлять факты, самостоятельно делать выводы;
– создать условия для развития познавательного интереса к предмету.
Уровень учащихся: 10-й класс (физико-математический профиль).
Форма учебной работы: классно-урочная.
Оборудование: приборы для демонстрации изопроцессов, проектор.
Ход урока
I Организационный этап (2 мин)
– На прошлом уроке вы познакомились с уравнением состояния идеального газа. И теперь, зная это уравнение, можно вывести все три газовых закона. Но в истории физики эти открытия были сделаны в обратном порядке: сначала экспериментально были получены газовые законы, и только потом они были обобщены в уравнение состояния. Этот путь занял почти 200 лет. Сегодня вы попробуете повторить путь известных физиков и самостоятельно получить формулировки газовых законов. По сравнению с XVII–XVIII веками для вас эта задача значительно упрощена. Сегодня на уроке вы, выступая в роли исследователей, сами получите закономерности газовых законов. А чтобы облегчить вам исследования, вспомним основные понятия, которые потребуются для объяснения увиденного.
II Ориентировочно-мотивационный этап (9 мин)
Актуализация знаний
1. Проверка формул (учащимся раздаются карточки, где вместо пропущенных букв, стоят вопросы).
2. Задача на применение уравнения Менделеева-Клапейрона.
В баллоне находился гелий массой m = 0,25 кг. В результате утечки гелия и уменьшения на k = 10 %температуры давление гелия через некоторое время уменьшилось на n = 20%. Определите количество вещества гелия, которое просочилось из баллона.
3. Фронтальный опрос.
– Что является объектом изучения МКТ? (Идеальный газ).
– Что в МКТ называют идеальным газом? (Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействие между молекулами можно не учитывать).
– Для того чтобы описать состояние идеального газа, используют три термодинамических параметра. Какие? (Давление, температура и объём).
– Ни один термодинамический параметр нельзя изменить, не затронув один, а то и два других параметра. Каким уравнением взаимосвязаны все три термодинамических параметра? (Уравнение Менделеева-Клапейрона).
– Назовите микроскопические параметры идеального газа. (m, <υ²>, n, <E>).
– За счет чего создаётся давление идеальным газом? (Числом ударов молекул).
– Как термодинамический параметр давление связан с микроскопическими параметрами? (Основное уравнение МКТ).
– С какими микроскопическими параметрами связана температура? (<υ²> или<E>).
– Как объём связан с микроскопическими параметрами? (Объём обратно пропорционален концентрации).
III Операционно-познавательный этап (10 мин)
– Состояние макроскопической системы определено, если известны её макропараметры – давление, температура и объём. Уравнение, которое связывает параметры данного состояния, называют уравнением состояния системы. Изменение двух и более параметров состояния с течением времени называют процессом. Процесс изменения состояния газа, при постоянной температуре называют изотермическим, при постоянном объёме – изохорным, при постоянном давлении – изобарным.
Учащиеся работают по группам. Одна группа исследует изотермический процесс с помощью демонстрационного прибора для изучения газовых законов (при помощи учителя). Вторая группа работает с учебником, изучая изобарный процесс. Третья – с видеороликом, изучая закономерности изохорного процесса.
Каждая группа по окончании самостоятельного исследования предоставляет мини-отчет:
1) Формулировка закона.
2) История открытия (кем открыт).
3) Математическая запись закона.
4) Графическая зависимость макропараметров.
IV Физпауза (1 мин)
V Контрольный этап (20 мин)
Эксперт от каждой группы представляет тот закон, который он изучал. Учащиеся записывают результаты исследования в таблицу.
| Название закона | Изотермический | Изобарный | Изохорный |
| Постоянный параметр | |||
| Кем открыт | |||
| Математическая запись закона | |||
| Графическая зависимость |
Постановка проблемного вопроса
– Если на графике изображены две изотермы, как определить, какой процесс происходит при более высокой температуре?
Учащиеся предлагают свои ответы. Учитель корректирует их. Дополнительную информацию записывают в таблицу.
Совместно определяют зависимость угла наклона изобар и изохор в координатных осях. Делают выводы.
Решение задач
1. Определите начальное давление р1 газа, находящегося в сосуде объёмом V1=6 л, если после присоединения к нему пустого сосуда объёмом V2 = 4 л его давление уменьшилось на Δр = 20 кПа после установления начальной температуры.
2. Определите, во сколько раз изменится объём пузырька воздуха при его подъёме со дна озера глубиной h=25 м к поверхности воды, если температура на дне t1 = 80С, а на поверхности – t2 = 250С. Атмосферное давление нормальное.
VI Коррекционно-рефлексивный этап (2 мин)
– Что нового вы узнали сегодня на уроке?
– Чему научились, а что пока представляет для вас сложность?
– Что необходимо повторить по математике, чтобы успешно решать задачи?
– Что необходимо сделать дома, чтобы лучше разобраться в новой теме?
VII Домашнее задание (1 мин)
§ 6, упр. 5 (2, 4, 5).