Разработка урока физики в 10 классе по теме "Работа газа"
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП УРОКА (1 мин)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

 Проверяет готовность обучающихся к работе. Выясняет, всем ли хорошо виден текст на экране. Разъясняет, что  во время работы на уроке записи будут вестись в рабочих листах; пропустившие предыдущий урок ученики могут воспользоваться справочником.

Проверяют наличие дидактических материалов на своих столах и видимость текста на экране, подписывают рабочие листы (они будут сданы учителю в конце урока),  включаются в деловой ритм.

2.  ЭТАП АКТУАЛИЗАЦИИ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ (8 - 10 мин)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

 Объявляет тему урока (СЛ. 1). Организует повторение ранее изученного материала, необходимого для реализации цели урока: предлагает ученикам задания различных типов, позволяющие им активно включиться в работу по заявленной теме (СЛ. 3 - 6).    

Формулируют цель урока, выполняют задания 1-2 (на установление соответствия, на чтение графиков и построение графика одного из изопроцессов в измененной ситуации) в рабочих листах, затем озвучивают ответы. Активно участвуют в обсуждении предлагаемых вопросов, самостоятельно записывают краткие выводы (задание 3).

Учитель: ребята, сегодня мы поговорим о работе в термодинамике (СЛ. 1).  Для этого   потребуется обобщить все, что нам известно о тепловых процессах, работе и энергии, а затем применить наши знания для вывода формулы работы, совершаемой газом, и определения ее  графического и физического смысла. Итак, попробуйте сформулировать цель урока.

Ученики:  цель урока - применить полученные ранее знания для изучения работы газа.

Учитель: вначале предлагаю вам выполнить ряд заданий. Вспомните, что такое изопроцессы?  

Ученики дают определение, перечисляют названия изопроцессов.

Учитель: (СЛ. 3, задание 1) установите соответствие между названием изопроцесса и его графиком, сделайте запись в рабочем листе (на слайде – 4 графика и 3 названия).

Ученики работают в течение 2-х минут, затем учитель просит озвучить результат в виде определенной последовательности цифр. Несколько учеников предлагают свои ответы.  После этого правильное соответствие устанавливается стрелками на слайде (312)

Учитель:  (СЛ. 4, задание 2)  перед вами график, состоящий из 3-х участков. На каком из участков ∆р = 0? Изобразите этот участок в координатах pV.

Ученики выполняют задание в рабочих листах, затем озвучивают результат.

Учитель: а теперь давайте вспомним то, что мы знаем о внутренней энергии. Будьте внимательны, после обсуждения вам придется самостоятельно сделать выводы.

СЛ. 5 (все записи на слайде появляются в определенной логической последовательности)

Учитель: что мы понимаем под внутренней энергией тела?

Ученики: суммарные кинетическая и потенциальная энергии всех его молекул.

Учитель: а чем будет определяться внутренняя энергия идеального газа? В чем принципиальное отличие идеального газа от реального?

Ученики: идеальный газ – модель, в которой пренебрегаем взаимодействием между молекулами, а значит, потенциальной энергией взаимодействия молекул. Значит, его внутренняя энергия будет определяться только кинетической энергией движения молекул.

Учитель: верно, молодцы! А с каким термодинамическим параметром связана внутренняя энергия? Кто из вас сможет проговорить формулу?  

Ученики: внутренняя энергия связана с температурой;       или  

Учитель: (СЛ. 6)  что нужно сделать, чтобы изменить внутреннюю энергию?

Ученики: нужно изменить температуру  (на слайде появляется соответствующая формула)

Учитель: укажите способы изменения внутренней энергии

Ученики: передача телу количества теплоты Q и совершение внешней силой работы А                

Учитель: попробуйте дать определение работы.  Ученики вспоминают формулу работы, называют величины, входящие в формулу, и единицы их измерения.

Учитель: а теперь, ребята, осмыслите еще раз то, о чем только что говорили. Выполните     задание. Ученики в течение 3-х минут выполняют задание 3 в рабочих листах.

     Задание 3.  Продолжите утверждения:

При изменении температуры тела внутренняя энергия __________________________

2 способа изменения внутренней энергии (ΔU) – это_____________________________

Работа совершается, если на тело действует__________,  в результате чего тело совершает ______

3. ЭТАП УСВОЕНИЯ НОВЫХ ЗНАНИЙ И СПОСОБОВ ДЕЙСТВИЙ (13 - 15 мин.)

Деятельность учителя на данном этапе

Деятельность учеников на данном этапе

Организует активную учебно-познавательную деятельность обучающихся на основе опорных знаний, бытового и социального опыта. Обеспечивает самостоятельность в добывании знаний и овладении способами действий.

Работают с презентацией, активно участвуют в беседе, формулируют определения и выводы, строят и анализируют графики, получают формулы и осмысливают  результаты, ведут записи в рабочих листах.

3.1  Мотивация и создание проблемной ситуации (СЛ. 6)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Создает проблемную ситуацию, предлагая ребятам  подумать, может ли газ совершать работу, и что при этом происходит.  

(в/ф «Превращение теплоты в работу» [1])  

Смотрят видеофрагмент, комментируют его, делают вывод об изменении объема газа при совершении работы, приводят примеры, убеждаются в актуальности предлагаемого для изучения материала.  

2.  Работа над проблемой, усвоение новых знаний, их осмысление  

1. Работа газа при его расширении  (СЛ. 7)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Используя анимацию из презентации

В.А. Зверева   [3]    организует активную учебно-познавательную деятельность обучающихся, корректирует   формулировки,  даваемые учениками. Рекомендует  Интернет-ресурсы, которые помогут ребятам получить представление о практическом применении изучаемого материала.

 Активно участвуют в обсуждении увиденного, отвечают на вопросы учителя, применяют известную им формулу в измененной ситуации, ведут записи в рабочих листах. Приходят к мысли о конкретном практическом применении изучаемого материала.

(СЛ. 7) Учитель: Мы с вами убедились, что газ действительно может совершать работу, и поняли, что при этом происходит.  Поговорим о работе газа подробнее (вводит обозначение, предлагает посмотреть анимацию, комментирует).  Почему поршень движется?

Ученики: при нагревании газ расширяется, подвижный поршень перемещается под действием силы давления газа.  

Учитель:  подумайте, что можно сказать о работе газа в этом случае? Получите формулу, сделайте запись в рабочих листах.

Ученики: газ совершает положительную работу: действует сила,  поршень перемещается, направление действия силы и перемещения совпадают (записывают в рабочих листах формулу для вычисления  работы газа    , комментируют ее).

Учитель: как вы думаете, где на практике может быть использован тот факт, что газ способен совершать работу?

Ученики: очевидно, в тепловых двигателях.

Учитель: верно; подробно об этом мы будем говорить на следующих уроках, а сейчас, немного забегая вперед,  давайте посмотрим еще один короткий фрагмент, позволяющий понять принцип работы ДВС [3]. После просмотра предлагает ученикам (прежде всего тем, кто уже умеет водить автомобиль) подготовить сообщения об устройстве и принципе работы ДВС, дает ссылку  [4]

2. Работа газа в различных тепловых процессах  (CЛ. 8 - 10)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Организует активную познавательную деятельность учеников, создает условия для  восприятия и осмысления новой информации.

Активно работают с презентацией, проводят теоретическое исследование, в результате которого выводят формулу, применяют ее в различных ситуациях, строят графики, осмысливают их. Ведут записи в рабочем листе.

Учитель:  итак, мы получили формулу для вычисления работы газа. Давайте применим ее к изопроцессам. Начнем с изобарного процесса (СЛ. 8). Что остается неизменным в этом процессе?

Ученики: давление  р = const

Учитель  предлагает вспомнить определение давления, выразить силу давления; комментирует рисунок, представленный на слайде, вводит обозначения.

Ученики преобразуют формулу работы с учетом введенных обозначений, получают: Учитель: выясним графический смысл работы. Построим изобару в координатах pV (появляется на СЛ.8). Покажем на графике р и ∆V. Подумайте, как на этом графике можно показать работу?

Ученики: если перемножить р и ∆V, получим площадь. Значит, работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости давления р от объема V.

Учитель: молодцы! Сделайте соответствующие построения и записи в рабочих листах.

 (СЛ.9)  Теперь применим полученную формулу к изохорному процессу. Что это за процесс?

Ученики: объем остается постоянным, значит ∆V = 0. Получается, что и работа газа равна 0. 

Учитель: все верно, молодцы. Сделайте соответствующие записи в рабочих листах. 

(СЛ.10) О каком процессе мы еще не говорили? Что это за процесс?

Ученики:  изотермический процесс, протекает при Т = const.  

Учитель: можем ли мы применить формулу   к изотермическому процессу?  

Ученики:  скорее всего, нет, т.к. изменяется не только объем, но и давление.

Учитель:  действительно, вычислить работу газа в изотермическом процессе гораздо сложнее, чем в изобарном и изохорном процессах. Но мы можем воспользоваться графическим смыслом работы. Начертите в рабочих листах изотерму в координатах рV и покажите на графике работу газа (дает ученикам 2 минуты на выполнение задания)

Ученики  выполняют задание, затем сравнивают свои рисунки с представленным на графике.

Учитель разъясняет, что фигура, полученная на рисунке, называется криволинейной трапецией. Ее площадь вычисляется путем интегрирования, с которым ребята будут знакомиться в 11 классе. Желающим предлагается самостоятельно разобраться в этом вопросе с помощью опорного конспекта.    

Учитель:  Итак, попытаемся обобщить все, о чем мы только что говорили. Скажите, пожалуйста, в любом ли тепловом процессе газ может совершать работу?

Ученики:  Нет, не в любом. Работа совершается только в тех процессах, в которых изменяется объем газа.

Учитель:  Продолжим нашу работу. 

3. ЭТАП ПЕРВИЧНОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗНАНИЙ И СПОСОБОВ ДЕЙСТВИЙ (15 мин) 

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Обеспечивает усвоение приобретенных знаний и способов действий на уровне применения их в измененной ситуации (ученикам предлагается вычислить работу газа в различных тепловых процессах). Выявляет пробелы и неверные представления, ликвидирует их.

Работают с презентацией, считывают информацию с графиков, выполняют задания в рабочих листах, применяют полученные знания  для вычисления и сравнения работы газа в различных тепловых процессах, самостоятельно добывают новые знания о различных способах вычисления работы газа за цикл, делают выводы,

( на СЛ. 11 появляется графическая задача 1)  

Учитель:  теперь применим то, о чем мы только что говорили, для определения работы газа в конкретных случаях. Можете работать каждый в своем темпе, все задачи прописаны в рабочих листах. Перед вами первая задача. Попробуйте самостоятельно вычислить работу, совершаемую газом, при переходе его из состояния А в состояние В. Для правильного оформления задачи в ваших рабочих листах представлен шаблон, который вы должны заполнить. На выполнение задания вам отводится 3 минуты.  

Ученики самостоятельно считывают информацию с графика, вносят ее в шаблон краткой записи условия, переводят величины в СИ,  производят вычисления, записывают ответ.

Учитель проходит по рядам, следит за ходом работы, корректирует ответы.

Учитель: проверим, что у нас получилось. Прокомментируйте решение этой задачи.

Ученики указывают значения давления и объема в состояниях А и В, переводят их в СИ, вспоминают, что работа газа численно равна площади фигуры под графиком р(V), объясняют, как производились вычисления. Одновременно на слайде появляются соответствующие записи.

Учитель: а как еще в этом случае можно было определить работу газа? Какой процесс представлен на графике?

Ученики: на графике представлен изобарный процесс, поэтому работу газа можно было вычислить по формуле

Учитель: все верно, в этой задаче можно было воспользоваться любым из 2-х способов вычисления работы. А что изменится, если перевести газ из состояния 2 в состояние 1?

Ученик: это будет сжатие газа, , значит, работа газа будет отрицательной.

Учитель: молодец! Запомним: при сжатии газа его работу считаем отрицательной.

А теперь решим еще одну задачу на определение работы газа (на СЛ.12 появляются график и условие задачи 2). Эту задачу мы решим в общем виде. Подумайте, будет ли изображенный на рисунке процесс изопроцессом?

Ученики: нет, это – не изопроцесс, т.к. на участке 1 - 2 увеличиваются и давление, и объем. Готовой формулы для решения этой задачи мы не знаем. Значит, остается только один способ решения – графический. 

Учитель: площадь какой фигуры вам предстоит определить?

Ученики: площадь трапеции.

Учитель напоминает, что для вычисления площади трапеции ребята могут воспользоваться справочником. Ученики вспоминают формулу для вычисления площади трапеции, определяют основания и высоту представленной на графике трапеции, переписывают формулу с учетом введенных обозначений:  

Учитель: проверим, что у нас получилось. Кто прокомментирует свое решение?

Ученики комментируют ход решения, одновременно на слайде появляются записи.

Учитель: а если бы вдруг вы не вспомнили формулу площади трапеции, и под рукой не оказалось справочника, как бы вы поступили?

Ученики: можно было бы разбить трапецию на прямоугольный треугольник и прямоугольник, отдельно подсчитать площади этих фигур, а затем сложить их.

Учитель: да, верно, молодцы! В ваших рабочих листах  есть еще одно, дополнительное задание (СЛ.13). На рисунке представлен замкнутый цикл 123, состоящий из 3-х процессов. Нужно указать, на каком из участков совершается большая по модулю работа, а на каком она не совершается. Есть ли среди вас те, кто уже справился с этим заданием?

Ученики, осмыслившие задание, поднимают руки. Учитель предлагает им прокомментировать ход выполнения задания, указав сначала, какие процессы образуют замкнутый цикл.

Ученики: процесс 1-2 – изохорный, 2-3 – изобарный, 3-1 – процесс, в котором уменьшается и давление, и объем, т.е. не изопроцесс. Воспользуемся графическим смыслом работы. Из рисунка видно, что на участке 2-3 площадь фигуры под графиком наибольшая, значит работа наибольшая.

В процессе 1-2 работа не совершается, т.к. объем не меняется.

Учитель: все верно, молодцы! Вижу, что разобрались

5.  ЭТАП  ПОДВЕДЕНИЯ  ИТОГОВ  УРОКА И РЕФЛЕКСИИ  (2 - 3 мин.)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Подводит итоги урока, оценивает успешность достижения цели урока.

Осмысливают свою деятельность на уроке, проводят самооценку  

Учитель:   теперь давайте подведем итоги работы. Подумаем, что нам удалось, а что – нет. На мой взгляд, мы с вами очень продуктивно поработали, думаю, что никому из вас не было скучно на этом уроке. А как вы оцениваете свою работу? Был ли  полезен для вас изученный материал?

(Сл.18) Ребятам предлагается оценить свою работу 1-2 предложениями, начиная их словами:

Ученики  делают записи в рабочих листах, заполняя только 1 столбец (по своему усмотрению) после чего сдают рабочие листы  учителю для оценивания.

6.  ДОМАШНЕЕ  ЗАДАНИЕ  (3 - 5 мин.)

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Разъясняет  Д/З: предлагает повторить материал по опорному конспекту, выполнить в тетрадях любые 2 задания из ОК. Организует обсуждение на качественном уровне задания №1, в котором предлагается вычислить работу газа за цикл. (на СЛ. 14 ученикам представляется только условие); сообщает, что задание детально разобрано в презентации, которую можно еще раз самостоятельно посмотреть.  

Получают у учителя опорные конспекты,    просматривают задания для самостоятельного выполнения, в которых необходимо применить полученные на уроке знания в измененной ситуации; активно участвуют в обсуждении алгоритма выполнения  задания  № 1. Делают вывод о том, что работа газа за цикл численно равна площади фигуры внутри замкнутого цикла в координатах рV.

Учитель (после объявления Д/З): Спасибо за сотрудничество! Всего вам доброго!