Разработка урока: Решение задач по теме "Газовые законы"
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Разработка  урока

Решение задач по теме «Газовые законы».

Цели урока:

       Образовательная: закрепить знания по теме «Газовые законы», способствовать умению обучающихся использовать физические законы для решения прикладных задач, связанных с повседневной жизнью, продолжить формирование умения применять знания физики для объяснения наблюдаемых явлений и опытов.

        Воспитательная: способствовать формированию интереса к физике, воспитывать чувства само- и взаимоответственности,  уверенности в себе.

         Развивающая: способствовать развитию самостоятельной познавательной активности обучающихся, развивать память, логическое мышление.

        Методическая: показать эффективность использования нетрадиционных методов ведения урока, способствующих активизации познавательной деятельности обучающихся.

Тип урока: урок закрепления знаний

Методы обучения: репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский

Формы проведения урока: групповая, индивидуальная

Межпредметные связи: биология: «Органы дыхания человека», математика «Объём шара».

КМО: компьютер, мультимедиапроектор, карточки с формулами и их названиями, пластиковая бутылка, дно которой отрезано и затянуто резиновой плёнкой, три воздушных шарика – пустой, надутый и наполненный водой, трёхлитровая банка, чайник с кипятком, гелиевые шарики, шоколадка, термометр, справочник, измерительная лента, пластиковая бутылка с небольшим отверстием.

Ход урока

1. Организационный момент

1. Приветствие учащихся
2. Проверка готовности учащихся к уроку
3. Сообщение темы и цели урока

2. Актуализация знаний

1. Повторение физических величин (с помощью мультимедиапроектора).
2. Повторение названия изопроцессов и газовых законов (с помощью мультимедиапроектора).
3. Повторение основных формул. (Раздаются карточки с формулами.

На доске – названия формул. Обучающиеся должны прикрепить формулу к её названию).

3. Решение задач

1. Устная разминка (Обучающиеся отвечают на предложенные вопросы):

1. Почему мыльные пузыри, наполненные воздухом, некоторое время поднимаются, а потом опускаются?
2. Космический корабль, стартовав с Земли, вышел на околоземную орбиту. Как изменилось давление воздуха в герметично закрытом отсеке? Температура в отсеке не изменилась.
3. Почему от горящих поленьев с треском отскакивают искры?
4. При изготовлении ламп накаливания их баллоны заполняют азотом под давлением, значительно меньшим атмосферного. Почему это давление не делают равным атмосферному?
5. Почему баллон с любым сжатым газом представляет большую опасность при пожаре?
6. Когда до большего давления накачивают шины автомобилей: зимой или летом?
7. Приведите примеры применения сжатого воздуха на шахте.

2. Работа в тетрадях

1. Из уравнения Менделеева – Клапейрона выведите формулу для вычисления плотности газов. От чего зависит плотность газа?
2. Во сколько раз плотность углекислого газа отличается от плотности азота, если газы находятся при одинаковых условиях?

3. Экспериментальные задачи

1) Демонстрация «Модель лёгких». (Для этого используется пластиковая бутылка, дно которой отрезано и затянуто резиновой плёнкой. В бутылку вставлен воздушный шарик).

Вопрос: Какой физиологический процесс здесь моделируется? Какой газовый закон здесь можно приближённо применить?

2) Демонстрация «Шар в банке». (Для этого используется воздушный шарик, наполненный водой, трёхлитровая банка, чайник. После того, как банка прогрета горячей водой, на неё кладётся шарик. Постепенно он втягивается в банку.

Вопрос: Почему так происходит? Какой изопроцесс здесь моделируется?

4. На экране слайд «Праздник»

Давайте создадим на уроке праздничную атмосферу. Украсим наш праздник воздушными шарами.

Перед вами два шарика – воздушный и гелиевый. Отпустим их.

Вопрос: Почему гелиевый шарик летит вверх, а воздушный – вниз?

Какой же праздник без угощения? Пусть угощением у нас будет шоколадка.

Добавим в наш праздник оригинальности. Заставим нашу шоколадку парить в воздухе.

Вопрос: Как это сделать?

Попробуем привязать к шоколадке гелиевый шарик. Ничего не выходит.

Давайте попробуем с вами рассчитать, какое минимальное количество гелиевых шариков надо привязать к шоколадке, чтобы она не падала, а висела в воздухе?

Сделать это непросто, но вполне возможно. Итак, начнём.

1. Сделаем рисунок. Расставим силы, действующие на шарик и шоколадку. Для упрощения задачи будем рассматривать шарики и шоколадку как одно целое.

Вопрос: Какая сила будет поднимать шоколадку? (Сила Архимеда)

2. Вспомним закон Архимеда.
3. Сформулируем и запишем условие подъёма шоколадки. (Силой сопротивления воздуха пренебрегаем).

FA ≥ Mg + Nmg, где М – масса шоколадки, а m – масса шарика.

4. Выведем формулу для расчёта необходимого количества гелиевых шариков.

FA = ρвVNg, где ρв – плотность окружающего воздуха, V – объём шарика,

N – количество шариков.

ρвVN = M + Nm;   ρвVN – Nm = M;     N(ρвV – m) = M;    ρвV = mв

N = .

Масса шарика m складывается из массы его оболочки и массы гелия в нём.

m = mоб + mг;      

N =    

Из уравнения Менделеева – Клапейрона можно найти массы газов:

mв = ;      mг = .

Объём шара можно найти по формуле: V = π.

Получаем конечную формулу:

N = .    Проверяем размерность.

Для расчета в формулу надо поставить численные значения.

5. Группы обучающихся получают задания:

1. Определить массу шоколадки и оболочки шарика (М и mоб) в лаборатории продавцов (формула позволяет измерять массу в граммах).
2. Измерить температуру окружающего воздуха и перевести её в кельвины (Т).
3. Определить атмосферное давление (или перед занятиями или при помощи интернета). Перевести значение в паскали (рв).
4. Определить давление гелия в шарике (самое слабое место в расчётах – приходится доверяться сведениям из интернета). Перевести значение в паскали (рг).
5. По таблице Менделеева определить молярную массу гелия (Мг в г/моль).
6. В справочнике определить молярную массу воздуха  (Мв в г/моль).
7. С помощью сантиметра измерить радиус шарика(Rш).
8. Записать значения постоянных и R.

Полученные значения заносятся в таблицу и обучающиеся производят расчёт. Полученные результаты сравниваются и обсуждаются.

Самому активному ученику предоставляется экспериментально проверить полученный результат. (На уроке брали «Милки Увэй». По расчётам выходит три шарика. Но если привязать три шарика, то шоколадка ёрзает на столе, но не поднимается. Обращаем внимание  на знак≥ в условие подъёма. Привязываем 4 шарика – шоколадка поднимается к потолку.)

4. Домашнее задание

Демонстрируется фрагмент из фильма «Три толстяка»

Задание: Рассчитайте, сколько понадобится шаров, чтобы поднять человека массой 70 кг. Температура воздуха 25ºС. Радиус шара определяем визуально. Шары заполнены водородом. Атмосферное давление 760 мм рт.ст. Давление в шарике 780 мм рт.ст. (По кадру из фильма приблизительно оцениваем количество шаров, чтобы сравнить с результатом расчётов).

5. Подведение итогов урока

Обсуждаем, чему научились на уроке. Оцениваем работу обучающихся.