Урок по теме: «Уравнение состояния идеального газа»
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

Урок по теме: «Уравнение состояния идеального газа»

10 класс

Учитель физики: Анохина Галина Владимировна

Тип учебного задания: Изучение нового материала и первичного закрепления по теме: « Уравнение состояния идеального газа»

Дидактическая цель: Создать условия для осознания и осмысления уравнения состояния идеального газа.

Структура урока:

1. Организационный момент

2. Целеполагание и мотивация

3. Актуализация
4. Первичное усвоение материала

5. Осознание и осмысление учебной информации

6. Первичное закрепление учебного материала

7. Информация о домашнем задании

8. Рефлексия (подведение итогов урока)

Личностные результаты:

1. формирование познавательный интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

2. формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений;

3. самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

4. формирование умений воспринимать, перерабатывать и принимать информацию в словесной, образной, символических формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами,  выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нём ответы на поставленные вопросы и излагать его;

5. формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, ве5сти дискуссию.

Метапредметные результаты:

1. овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний;

2.  организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

3. понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными действиями на примерах гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений;

4. формирование убеждения в закономерности связи и познаваемости явлений природы,  в объективности научного знания, в высокой ценности науки в развитии материальной и духовной культуры людей;

5. развитие теоретического мышления на основе формирования умений устанавливать факты, различать причины и следствия.

Предметные результаты. Обучающиеся должны знать:

1. Уравнение, связывающее три макропараметра: P, V, T, – описывающих состояние длинной массы идеального газа, называемое уравнением состояния идеального газа. Уравнение состояния записывается в двух формах:

1) уравнение Клапейрона-Менделеева PV= mRT/M (для произвольной массы газа),

2) уравнение Клапейрона PV/T=const (для постоянной массы газа).

3) Величина R в первом уравнении называется универсальной газовой постоянной R= kNA=8, 31 Дж/моль*К. Физический смысл R – объем одного моля любого газа при нормальных условиях.

4) Количественные зависимости между двумя параметрами при постоянном третьем называются газовыми законами.

Обучающиеся должны уметь:

1) выводить уравнение состояния идеально газа;

2) распознавать уравнения состояния идеального газа; уравнения состояния произвольной массы газа; уравнения состояния идеального газа постоянной массы;

3) распознавать записи соответствующие понятию газовый закон;

4) применять теоретические знания по физике на практике, решать физические задачи по теме «Уравнения состояния идеального газа и газовые законы».

Ключевые понятия темы:

1. Уравнение состояния идеального газа в двух формах: уравнение Клапейрона-Менделеева PV= mRT/M (для произвольной массы газа),уравнение Клапейрона PV/T=const (для постоянной массы газа).

2) универсальная газовая постоянная R= kNA=8, 31 Дж/моль*К.

Ход урока:
1. Орг. момент
2. Учитель. Сегодняшний урок я бы хотела начать с таких слов:

(слайд 1) Три пути ведут к знанию. Путь размышления — самый благородный.

Путь подражания – самый лёгкий. Путь опыта – самый горький путь.

                                                                                              Конфуций ( древний мыслитель и философ Китая).
Сегодня на уроке мы пройдём все пути,  и может быть докажем, что путь опыта не такой уж и горький. Обратите внимание: на ваших столах лежат оценочные листы, которые вы должны в течении урока заполнить.

Атмосфера оживляет землю. Растения, птицы, моря, ручьи – все живут благодаря. А мы живём на дне этого океана, насквозь им проникнутые.

А как вы думаете, оказывает ли влияние атмосфера на человека?
Ученик: Существуют метеозависимые люди, которые реагируют на атмосферное давление.

Учитель: А как можно измерить атмосферное давление?
Ученик: Барометром.

Учитель: А если под рукой нет барометра,  а есть линейка и термометр?

Ученик: Термометром можно измерить температуру, а линейкой размеры класса и вычислить объем. А как установить зависимость между давлением, объемом и температурой?

Учитель: Итак, для того, чтобы вычислить атмосферное давление необходимо установить зависимость между V, T, P.
А какова же основная задача урока?
Ученик: Вывести физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами V, T, P.

Учитель: Уравнение, определяющее связь между V, T, P.  наз. Уравнениями состояния идеального газа. (Слайд 2)

(Слайд 3). На уроках физики мы уже собрали кейс знаний, давай те посмотрим, какие  знания у вас уже имеются.

Актуализация знаний: (слайд 4-5)

1. Что  такое идеальный газ. Какими условиями он удовлетворяет?

Идеальный газ-это модель реального разряженного газа. Условия: 1) межмолекулярные силы взаимодействия отсутствуют. 2) взаимодействие молекул происходит при ударах о стенки сосуда, удары упругие. 3) молекулы не имеют объема-материальные точки.

2. Назовите макроскопические параметры.

Давление, объем, температура.

3. Вот мы говорим  сегодня о давлении. Чем создается давление в газах?

Ударами молекул о стенки сосуда

4. А от чего оно зависит? (Обратимся к небольшому видеоролику)

От повышения или понижения температуры, от количества молекул.

5. Запишите формулу, которую связывают эти все величины.

6. А как определить число молекул?

N=m*Na/M

7. А что показывает число NA. Чему оно равно?

Число Авогадро показывает число молекул в одном моле. Na=6, 02*10^23 моль^-1

8. Какой физический смысл постоянной Больцмана? Чему равна?

Постоянная Больцмана связывает температуру в энергетических единицах измерения с температурой в Кельвинах. K=1,38*10^23 Дж/K

Мы переходим ко второму пути – путь подражания.
Учащиеся самостоятельно заполняют блок-схемы, выводят уравнения состояния идеального газа. (слайд 6)

Блок-схема№1

Проверяем экспериментально уравнение Клапейрона

Учащиеся проделывают опыт, используя сосуд с поршнем, сосуды с водой разной температуры, датчики объема и давления, компьютерный измерительный блок и программу L-микро.

Блок-схема №2 (слайд 7)

Универсальная газовая постоянная

Уравнение Менделеева-Клапейрона

Учитель: А как вы думаете, применяется это уравнение в других науках?

Обратимся через Skaype к химикам.

С точки зрения химика этот закон может звучать несколько иначе: объемы вступающие в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре, давление) относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных соединений, как простые числа.

Например. 1 объем водорода соединяется с 1 объемом хлора, при этом образуется 2 объема хлороводорода:

H2+Cl2=2HCl

Уравнение состояния идеального газа открыто Клапейроном и Д.И. Менделеевым. (слайд 8)

Историческая справка. Готовят учащиеся.

При изучении биографии Д.И. Менделеевым и Бенуа Поль Эмиля Клапейрона я задалась таким вопросом: что мы знаем об этих выдающихся ученых? Большинство людей знают о Менделееве, как о создателе периодической системы химических элементов, а о Клапейроне из учебника по физике при изучении состояния идеального газа.

Меня поразило то, что Клапейрон старше Менделеева на 35 лет, но каким-то случайным образом их судьбы похожи. Они работали в Петербурге в разное время в одном и том же Институте инженеров путей сообщения. В 1834 году Клапейрон открыл уравнение идеального газа, объединяющее закон Бой ля-Мариотта, закон Гей-Люссака и закон Авогадро. В 1874 году этот закон обобщил Д.И. Менделеев и назвал это уравнение Менделеева-Клапейрона.

Я прочла недавно вот такие слова: « Гений? Какой там гений. Трудился всю жизнь, вот вам и гений.» и мне кажется, что они подходят к обоим ученым. Ведь их жизнь пример трудолюбия, преданности делу и любви к науке. Я думаю у нас есть чему у них поучиться.

Закрепление материала. ( слайд 9)

Выделите уравнение состояния идеального газа.

1) P1*V1/ T1=P2*V2/T2

2) PV= m/M*RT

3) p= 1/3m0nV^2

4) E=3/2 KT

5) P= mRT/M

Среди уравнений которые вы отнесли к уравнению состояния идеального газа, укажите для:

а) произвольной массы газа

б) постоянной массы газа

Решение задач

1. Определите кол-во молекул при нормальных условиях, если делая 1 вдох, ваши легкие поглощают 1,5 л воздуха

 Задача

Определить атмосферное давление в нашем классе, зная температуру и плотность воздуха.

М=0,029 кг/моль. См. таблица

Самостоятельная работа

Итог урока: (использование рефлексивных фраз) (слайд 13)

Домашнее задание: Параграф 68, упр. 13 (4,5). Предложите как на опыте можно определить универсальную газовую постоянную. (слайд 14)