ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
методическая разработка по физике (10 класс) на тему

Опубликовано 25.08.2015 - 20:53 - Волкова Кристина Васильевна

Технологическая карта урока и методика изучения темы "Изопроцессы в газах"

Скачать:

Вложение	Размер
izuchenie_i_obobshchayushchee_povtorenie_izoprotsessov_v_gazah_na_osnove_ispolzovaniya_sredstv_naglyadnosti.docx	42.29 КБ
tehnologicheskaya_karta_uroka.docx	20.38 КБ

Предварительный просмотр:

ИЗУЧЕНИЕ И ОБОБЩАЮЩЕЕ ПОВТОРЕНИЕ ИЗОПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ НАГЛЯДНОСТИ

Изопроцессы изучаются учащимися десятого класса на основе дедуктивного метода: от общего к частному. Уравнение Менделеева-Клапейрона связывает четыре основных понятия, характеризующих газовую систему (идеальный газ). Изопроцессы связывают два параметра, два других остаются постоянными. Рассмотрим методические указания по изучению изопроцессов в газах.

1. Изотермический процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре.

Для идеального газа изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта.

Закон установлен экспериментально до создания молекулярно-кинетической теории газов английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским аббатом Эдмоном Мариоттом, который описал независимо от Бойля аналогичные опыты в 1676 году.

Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс, T=const)

Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления на объем постоянно.

Рис. 2 Изотермы.

Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а так же и для их смесей, например, для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонения от этого закона становятся существенными.

Изотермическим можно приближенно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширения газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Правда температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.

Однако газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине.

Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не выравняются.

Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.

2. Изобарный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном давлении.

Для идеального газа изобарный процесс описывается законом Гей-Люссака.

Закон установлен в 1802 году французским физиком Гей-Люссаком, который определял объем газа при различных значениях температур в пределах от точки кипения воды. Газ содержали в баллончике, а в трубке находилась капля ртути, запирающая газ, расположенная горизонтально.

Закон Гей-Люссака (изобарный процесс p=const)

Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема к температуре постоянно.

Рис.3 Изобары

Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.

3. Изохорный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном объеме.

Для идеального газа изохорный процесс описывается законом Шарля.

В 1787 году французский ученый Жак Шарль измерял давление различных газов при нагревании при постоянном объеме и установил линейную зависимость давления от температуры, но не опубликовал исследования. Через 15 лет к таким же результатам пришел и Гей-Люссак и, будучи на редкость благородным, настоял, чтобы закон назывался в честь Шарля.

Закон Шарля (изохорный процесс, V=const)

Для газа данной массы при постоянном объеме отношение давления к температуре постоянно.

Рис.4 Изохоры

Изохорным можно считать увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании.

Таким образом, изопроцессы (газовые законы) можно изучать на основе дедуктивного метода (от общего к частному) и индуктивного (от частного к общему)

Предварительный просмотр:

Технологическая карта урока (панорама) Тема: «Изопроцессы в газах»

Этапы урока	Содержание и структура этапов урока	Требования к результатам освоения			Процессуальные компоненты урока
Этапы урока	Содержание и структура этапов урока	Предметных	Метапредметных	Личностных	Виды деятельности учителя	Виды деятельности учащихся	Приемы и формы обучения	Способы и средства оценивания УДУ
0	Подготовка домашнего задания	Изучение материала параграфа учебника, решение задач, повторение темы «Уравнение состояния идеального газа: Закон Авогадро»	Повторить такие метапредметные знания как закон, величина.Раскрыть их содержание	Готовность учащихся понять дедуктивный метод (от общего к частному) вывода уравнения состояния идеального газа.	Выявление трудности на этапе выполнения домашнего задания. Консультация, оказание помощи.	Самостоятельное выполнение домашнего задания. Обращение за помощью к учителю.	Индивидуальные формы обучения, использование обобщенных планов изучения законов, алгоритма решения задач на газовые законы.	Средства связи: Интернет (по скайпу, электронная почта), домашний телефон, сотовая связь.
1	Актуализация ЗУН	Знание уравнения p=kT Обоснование свойств газовой системы, выражающихся уравнением связывающим параметры: p, V, T, m. (pV=RT)	Умения анализировать обобщенное уравнение, связывающее четыре параметра, характеризующее состояние газовой системы.(pV=RT)	Готовность учащихся анализировать причинно-следственные связи при объяснении изменении зависимости давления газа с изменением объема и температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории.	Проверка выполнения домашнего задания. Установление трудностей, анализ «трудных» заданий. 1) Что такое идеальный газ в МКТ? основные свойства этой модели: 2) Какие макроскопические параметры связывает уравнение Менделеева – Клапейрона? 3)Для чего нужно уравнение состяния?	Запись нерешенных задач на доске. Отвечают на поставленные учителем вопросы.	Индивидуальная «открытая» демонстрация затруднений. Диалоговая форма обсуждения задания.	«Способ доверия», развивающий познава-тельную активность ученика. Форма оценивания: взаимо-оценка, самооценка на основе многобальной шкалы.
2	Изложение нового материала	Установление связи двух переменных параметров характеризующих состояние газовых систем (pV=const; =const;=const; p=const) на основе анализа Менделеева-Клапейрона (pV=RT)	Умения выражать из общего уравнения частные, связывающие два переменных параметра.	Формирование стремления к глубокому анализу теоритических знаний. Готовность учащихся понять что с помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трех параметров — давление, объем или температура — остаются неизменными	Задает вопросы учащимся: «Как будет выглядеть уравнение состояния идеального газа если один из макропараметров будет постоянным? Каков выход ? Какие ваши действия ? Как решить такое уравнение ?» Организация групповой формы работы	Ответы на поставленные учителем вопросы: «-Записать уравнение состояния идеального газа; - Вспомнить алгоритм вычисления неизвестной физической величины; - Выявить закономерности, проанализировать формулы и найти им научное обоснование»	Изучение нового материала на основе логических методов обучения.	Оценка личностного опыта познава-тельной самост-ти и активности ученика, выраженная в баллах.
3	Объяснение истории открытия газовых законов	Закон Бойля-Мариотта (=) Закон Гей-Люссака (V=, Закон Шарля (p=	Умения устанавливать функциональную зависимость между любыми двумя параметрами характеризующими изопроцессы в газах на основе межпредметных связей, физики с математикой.	В целях культурного воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам различных стран и исторических времен	Организация деятельности учащихся. Объясняет историю открытия газовых законов	Выступления с докладами о истории открытия газовых законов	Диалоговая форма обсуж-дения,доклады.	Нетради-ционные средства оценивания результатов обучения (накопительная бальная система)
4	Закрепление нового материала	Демонстрация опытов по проверке газовых законов с натурным и виртуальным оборудованием	Умения использовать графический метод для анализа изменения состояния газовой системы в соответствии с аналитическими уравнениями, выражающими связь двух переменных параметров	Готовность учащихся понять роль эксперимента в физике.	Проводит демонстрацию опытов( опыты на проверку закона Бойля-Мариотта) демонстрация по выводу закона Гей-Люссака и закона Шарля),поясняя физическую сущность опытов	Отвечают на вопросы учителя, участвуют в диалоговой форме обучения	Изучение нового материала, демонстрация опытов.	Поощрит-ые баллы за высказанные интересные идеи, ключевые вопросы
5	Подведение итогов	Обсуждение границ применимости газовых законов	Умения вступать в диалог, учитывать позиции других учеников при обсуж-ии лог действий, выраж-их связи пар-ов, харак-щих газ систему.	Понять изученную тему, готовность выполнить домашнее задание.	Подведение итогов по теме «Изопроцессы в газах»,задает домашнее задание на следующий урок.	Записывают домашнее задание, высказывают свои впечатления от урока, делают предположения.	Индивидуальные задания	По итогом работы учащихся на уроке выставляется оценка