Газовые законы
презентация по физике по теме

Занятие по физике

по теме «Газовые законы».

Урок решения задач.

Цель образовательная: 

1. установить связь между двумя термодинамическими параметрами при неизменном третьем параметре математическим способом;
2. показать графическую интерпретацию изопроцессов;
3. указать границы применимости теории идеальных газов;
4.  обсудить применение газовых законов.

Цель развивающая: совершенствовать математические навыки.

Цель воспитательная: продолжить формировать умение принимать решения.

Тип урока: изложение нового материала.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.

Учебно-наглядные пособия:

1. Мультимедийная система.
2. Индивидуальные карточки.
3. Спирометр.

План 1-ой части занятия

1. Организационный момент - 1-2мин.
2. Фронтальная беседа – 5-7 мин.
3. Физический тест – 10-13 мин.
4. Защита презентаций—8-10 мин.
5. Применение газовых законов- 10-13 мин.

Ход урока.

1. Приветствие учителя.
2. Фронтально - основные вопросы теории:

1. Что вы понимаете под параметрами состояния?
2. Какие термодинамические параметры характеризуют состояние газа?
3. Что называется уравнением состояния идеального газа?
4. Для чего нужно уравнение состояния идеального газа?
5. Сколько параметров газа могут претерпевать изменения в уравнении Менделеева – Клапейрона?

1.     Как называют процессы, которые протекают при неизменном значении одного из параметров?
2. Какой процесс называют изотермическим?
3. Какой процесс называют изобарным?
4. Какой процесс называют изохорным?
5. Как называют количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра?

                     1.Физический тест( задание на листочках).

Выберите один правильный ответ.

I вариант

1.Изобарный процесс в идеальном газе представлен графиком

P        3

2

1

V

1. 1
2. 2
3. 3

2.Выражение p1v1=p2v2(при T=const , m= const) является

1. Законом Бойла- Мариотта
2. Законом Шарля
3. Законом Гей- Люссака
4. Уравнением Менделеева - Клапейрона.

3. При изобарном процессе в газе не изменяется  (при m= const) его

1. Давление
2. Объем
3. Температура

4.Изохорный процесс при m= const описывается уравнением

1. p1v1=p2v2
2. pv=m\M*RT
3. p1T2=p2T1
4. v1T2=v2T1

5. .При нагревании газ переведен из состояния 1 в состояние 2. При этом его давление

        V        

2

        1        T

1. P2 < p1
2. P2>p1
3. P2=p1

6.Нагревание на спиртовке воздуха в закрытом сосуде следует отнести к процессу

1. Изотермическому
2. Изобарному
3. Изохорному

   7.Установите соответствие

       Физическая величина                           Единица измерения

1. P (давление)                                         А) 1\м3
2. n (концентрация)                                Б) м3
3. M (молярная масса)                            В) Па

                                                               Г) Дж

                                                                Д) кг\моль

8. Установите соответствие

Температура по шкале Цельсия                       Температура по шкале Кельвина

     (t0,С)                                                                                  (T, К)

1. 20                                                                         А) 0
2. -273                                                                       Б) 303
3. 0                                                                             В) 273

                                                                                Г) 293

II вариант

1. Изохорный процесс в идеальном газе представлен графиком  

V

        3        2

1. а. 1

в. 2

с. 3                                                                              

T

2.Выражение p1T2=p2T1 при   V= const, m= const является

                    а. Законом Бойла- Мариотта

в.Законом Шарля

      с.Законом Гей- Люссака

       d.Уравнением Менделеева – Клапейрона

3.При изотермическом процессе в газе не изменяется(при m= const) его

1. Давление
2. Объем
3. Температура

4. Изотермический процесс при m= const описывается уравнением

1. P1V1=p2V2
2. P1T2=p2T1
3. pV=m\M*RT
4. V1T2=V2T1

5.При нагревании газ переведен из состояния 1 в состояние 2. При этом его объем

p        а. V2 < V1

        в. V2>V1

        2                                  с. V2=V1

        1

        T

1. Медленное сжатие воздуха в сосуде поршнем следует отнести к

процессу

1. Изотермическому
2. Изобарному
3. Изохорному

2. Установите соответствие

       Физическая величина                           Единица измерения

1. V2  (среднее

 значение квадрата

скорости)                                            А) кг

2. m(  масса вещества)                           Б) моль
3. ν(количество вещества)                     В) моль-1

                                                              Г) м\с

                                                              Д) м2\с2

8. . Установите соответствие

Температура по шкале Цельсия                       Температура по шкале Кельвина

     (t0,С)                                                                                  (T, К)

1. 30                                                                         А) 0
2. -10                                                                       Б) 263
3. -273                                                                     В) 546

                                                                             Г) 303

Если занятие проводится в  компъютерном  кабинете, то использовать тест с оценкой  контроля уровня знаний( папка «Тест, вариант 1,2»)

        2.Хорошо ли вы разбирайтесь в газовых законах, правильно ли выполнили  тестовое задание? На  эти вопросы ответим с помощью презентаций, которые были заранее проданы на аукционе два урока назад.

 Закон Бойла- Мариотта- Ф.И. учащегося

Закон Шарля- Ф.И. учащегося

Закон Гей- Люссака- Ф.И. учащегося

3.Газовые законы в живой природе и медицине( рассказывает ученик).

Закон Бойля- Мариотта работает на человека(  на любое млекопитающее) с момента ее  рождения, с первого самостоятельного вдоха. При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного. Вследствие этого перепада давлений происходит вдох. Воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не выровняются.

        Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он выходит  наружу. Схематическое изображение процесса дыхания дано на рисунке.

Известно, что рабочий объем легких( объем воздуха, вдыхаемого( выдыхаемого) при глубоком вдохе( выдохе)) меньше полного объема легких. Следовательно, при каждом вдохе- выдохе в легких обновляется не весь воздух. По рабочему объему легких( по отношению рабочего объема к полному) можно сделать вывод о состоянии дыхательной системы человека. Различные заболевания( астма), курение, а также малоподвижный образ жизни приводят к уменьшению рабочего объема легких. Полный объем легких можно определить по формуле Дюбуа, которая устанавливает зависимость площади поверхности тела человека от его массы и роста:

                                   S=0,16Lm,

Где m- масса тела в килограммах, L- длина тела, рост в метрах. Для расчета нужно использовать известную зависимость, согласно которой на 1м2 поверхности приходится у мужчин- 2,5л, у женщин- 2л полного объема легких(книга 1, добавляются параметры присутствующих учеников и наглядно показывается зависимость общего объема легких от площади тела человека ).

Прибор для измерения  рабочего объема легких называется спирометром. При одинаковом полном объеме легких рабочий объем у курящего меньше, чем у некурящего.

Рис. Обычный водяной спирометр. Наполненный воздухом цилиндр, погруженный в сосуд с водой, соединен с вращающимся барабаном, на котором записываются показания спирометра. Барабан вращается с определенной скоростью, бумага на барабане калибрована, что позволяет измерять изменения объема легких и скорость потока воздуха

Рис. Типичные спирограммы. (А) Здоровый человек. (B) Больной обструктивной болезнью ВП. (C) Больной рестриктивной болеяныо лёгких. FEV1/FVC% понижено при обструкции и сохранено при рестрикции.

Рис. Типичные петли экспираторной объёмной скорости потока-объёма у здорового человека и больных с обструктивной и рестриктивной патологией лёгких. При обструкции объём лёгких увеличен и кривая сдвинута влево. Объёмные скорости потока выдоха уменьшены при всех объёмах лёгких. При рестрикции объём лёгких снижен и кривая сдвинута вправо. Хотя пиковая объёмная скорость потока уменьшена, объёмные скорости экспираторного потока увеличены по сравнению с объёмными скоростями потока у здорового человека при том же объёме лёгких.

2-я часть занятия( объяснение нового материала):

Цель : Выработать навыки построения графиков  изопроцессов в разных координатах.

План 2-ой части занятия:

      1.Объяснение нового материала (алгоритм решения задач графическим методом, объяснение учителя)-10-13мин.

2.Работа у доски (графическое решение задач)-8мин.

3.Самостоятельная работа-20-22 мин.

      4.Домашнее задание, инструктаж по его выполнению (2 мин.).

Перед тем как приступить к решению задач графическим методом, запишите в тетрадь алгоритм их решения:

1. Определить процесс, соответствующий данному участку графика, по виду этого участка( изотерма, изобара или изохора)
2. Записать формулу закона.  
3. Определить с помощью графика и закона изменение объема, давления, температуры на каждом участке. Для упрощения описания изменения макропараметров ввести символы: «↑»- возрастает, «↓»-убывает.
4. Выделить поведение макропараметров на отдельных участках диаграммы.

Давайте посмотрим, как можно использовать этот алгоритм.

        На рисунке дан график изменения состояния идеального газа в координатах V, T . Требуется построить графики этих изопроцессов в координатах p,T и  p,V(работа учителя на интерактивной доске).

V

        2

1        3

0        T

Рассмотрим, какие процессы происходили.

Процесс1→2 изобарное нагревание( расширение):
VT  = const

P= const      V↑ ;  T↑

Процесс  2→3-изотермическое сжатие: pV= const

T= const       V↓; p↑

Процесс  3→1-изохорное охлаждение:   pT = const

V= const        T↓ ; p↓

Определив поведение параметров на каждом этапе, построим графики в других координатах.

p        3                                               p        3

        1        2        1        2

                                          V        T

2. Решение задач у доски(решает 1 ученик, остальные оформляют в тетради) :

Цикл изопроцессов в идеальном газе показан на рисунке в координатах p,V. Построить качественно графики этого же цикла в координатах  p,T  и V,T.

p        1        2

        4        3

        T

Процесс1→2 изобарное нагревание( расширение):
VT  = const

P= const      V↑ ;  T↑

Процесс  2→3-изотермическое  расширение : pV=const

T= const       V↑; p↓

Процесс  3→4-изобарное охлаждение( сжатие) :   pT = const

p = const        T↓ ; V ↓

Процесс  4→1-изотермическое  сжатие : pV=const

T= const       V↓; p↑        V

p        1        2        3

         4

        4        3        2

        V        1        T

3. Самостоятельная работа: Изобразите  процессы в  координатах  pV,  pT , VT(оценка контроля уровня знаний)

Использованная литература:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Сотский Н.Н.. Учебник физики: 10 класс.  - Просвещение, 2006.

1. Сборник задач по физике. Сост. Г.Н. Степанова. - Просвещение, 1998-2002.

1. Ю.С Куперштейн Физика. Опорные конспекты и дифференцированные задачи 10 класс. – «БВХ - Петербург»., 2007.

1. Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия. - Дрофа, 2001.

1. Марон А.Е. Марон Е.А. Физика. Дидактические материалы - Дрофа, 2004.

1. Мультимедийное оборудование. Физика. Библиотека наглядных пособий. Под редакцией Н.К. Ханнанова. ООО «Дрофа», 2004
2. Сборник задач по физике. Рымкевич А.П.10-11.
3. Иродова Тесты по физике, 10-11,
4. Милюкова Н.Ю.-«Я иду на урок физики-10 класс»
5. www.spiro.ru/info/osnovi/osnovi.htm