Технологическая карта к уроку физики 10 класс
план-конспект урока по физике (10 класс)

Тема

«Основное  уравнение молекулярно - кинетической теории».

Тип урока:

комбинированный

Цель

расширение представлений обучающихся о взаимосвязи микро- и макропараметров идеального газа посредством введения основного уравнения МКТ идеального газа.

Задачи

Образовательные:

1. вспомнить основные положения МКТ;

2.используя демонстрационный и модельный эксперимент понять,  от чего зависит давление газа;

3.опираясь на результаты демонстрационного и модельного эксперимента, теорию размерностей физических величин вывести основное уравнение МКТ.  

Развивающие:

1.продолжить развитие познавательного интереса  обучающихся к предмету через постановку модельного и демонстрационного эксперимента;

2.высказывая свое мнение  и обсуждая данную проблему                              развивать у обучающихся умение говорить, анализировать,                              делать  выводы.

Воспитательные:

1.в ходе урока содействовать  воспитанию у  обучающихся                             уверенности  в  познаваемости  окружающего мира;                                                                              

2.обсуждая вопросы и задачи, решая предложенную  проблемную ситуацию, воспитывать   коммуникативную культуру школьников.                                                                

Планируемый результат. Метапредметные результаты.                 1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений о МКТ идеального газа;

2.умение работать с источниками информации, включая эксперимент;

3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую.

Предметные результаты.

1.правильное  понимание, того как устроены газы и от чего зависит давление газов.

2.Знать основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

3.применение новых знаний в новой ситуации.

УУД

Личностные. Формируются ответственное отношение к учению и коммуникативная компетентность в общении и  сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности.

Познавательные.  Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят  анализ и преобразование информации.

Регулятивные.  Учатся  определять цель своей деятельности, на основе соотнесения того, что уже усвоено, и того, что еще неизвестно, оценивать и корректировать полученный результат.

Коммуникативные.  Формируются речевые умения:  учатся высказывать суждения с использованием физических терминов и понятий, формулировать вопросы и ответы в ходе выполнения задания, обмениваться  знаниями.  

Основные понятия темы

Среднее значение квадрата скорости молекул, давление, температура, концентрация, идеальный газ.

                          Организация пространства

№

Этап урока

Задачи этапа

Деятельность

учителя

Деятельность

ученика

УУД

Время

                                Мотивационно – ориентировочный компонент

1.

Организационный этап

Психологическая подготовка к общению

Обеспечивает благоприятный настрой.

Настраиваются на работу.

Личностные

1 мин.

2.

Этап мотивации и актуализации (определение темы урока и совместной цели деятельности).

Обеспечить деятельность по актуализации знаний и определению  целей урока.

Предлагает ответить на вопросы «Блиц – опроса»,  обсудить высказывание Р. Фейнмана и назвать тему урока, определить цель.

Здравствуйте дети, рада встречи с вами! Вспомним основные положения МКТ.

«Блиц-опрос».

1. Назовите макропараметры идеального газа. (Давление, объем, температура, масса).

2. Какие микропараметры идеального газа вы знаете? (Масса молекулы, скорость молекулы, кинетическая энергия).

3. Что доказывает, что молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. (Диффузия, броуновское движение)

4. Что общего и в чем различие между водой и водяным паром. (Молекулы одинаковы, скорость разная)

5.Какой газ можно назвать идеальным? Назовите три условия.  

(1. Молекулы – материальные точки; 2. Потенциальной энергией взаимодействия можно пренебречь; 3. Столкновения между молекулами являются абсолютно упругими).

 6.Почему газы легче сжать, чем жидкости? (У газов расстояние между молекулами больше, чем у жидкостей).

7. Что такое концентрация молекул? Как вычислить? Единицы измерения? (n=N/V; число частиц в единице объема; м-3).

8. От чего зависит скорость движения молекул? (От температуры).

9. Что такое давление? Единицы измерения? (p -  давление; Па)

10. Вещество, которое не имеет формы и занимает весь предоставленный ему объем? (Газ).

О чем сегодня мы будем говорить? Выскажите свои  предположения. Обсуждают. Сегодня нам предстоит вывести основное уравнение МКТ, и выяснить от чего будет зависеть давление газа

Пытаются ответить. Определяют тему урока и цель.

Личностные, познавательные, регулятивные

6 мин.

        Операционно – исполнительный компонент

3.

Изучение нового материала.

Способствовать деятельности обучающихся по самостоятельному изучению материала.

Предлагает  придумать и провести демонстрационный  и модельный эксперимента для решения проблемы.

«…вы думаете, я собираюсь объяснять так, чтобы вы все знали и понимали? Нет, вы не сможете этого понять. Зачем же я хочу докучать вам, зачем вам сидеть и слушать все это… Моя задача – убедить вас не отворачиваться от того чего вы не понимаете». (Отрывок из книги Р. Фейнмана «КЭД – странная теория света и вещества»).

Изучение многих физических явлений начинается с их упрощения, выбора модели. Поэтому предлагаю выбрать вам модель и для нашего случая – изучения молекулярно-кинетических процессов.

Учащиеся предложат принять за модель молекулы кого-нибудь из присутствующих учеников. Тогда действуем по следующему плану.

1. Ставим вопрос.

2. Даем на него ответ в виде гипотезы.

3. Делаем эксперимент с выбранной моделью – моделируем процесс.

4. Проверяем ответ на реальной физической установке.

5. Делаем вывод.

Демонстрационная установка. На одном штативе закреплен наклонный желоб, на другом (расположен напротив первого штатива) горизонтальный стержень с  подвешенной к нему металлической пластиной. Внизу второго штатива ставим кювету с песком. Один из учеников должен придумать и провести опыты с установкой.

1. Вопрос. От чего зависит давление газа? 

2. Ученики отвечают.

Сделаем предположение, что давление газа зависит от массы молекулы.

3. Моделируем процесс.

Модель №1. Хаотичное движение молекул. Движение группы учеников по классу.

Модель №2. Давление молекул на стенки сосуда.  Другая группа учеников закончила свое беспорядочное движение ударом ладоней о дверь класса, изображавшую стенку сосуда. Дверь приоткрылась, что свидетельствовало о давлении на нее.

Модель№3. Несколько учащихся с разной массой начали движение примерно с одинаковой скоростью. По очереди они ударяли ладонями в дверь, дверь открывалась по -  разному.

4. Проверяем ответ на реальной физической установке.

Ученик – экспериментатор опускает с одинаковой высоты шарики разной массы. Ударяясь о пластину, они  отклоняют ее на разные углы.  

5. Делаем вывод.

Давление идеального газа связано с тем, что молекулы газа беспорядочно движутся, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Учащиеся записывают вывод:  p зависит от m0.

Совместно с учащимися, опираясь на теорию размерностей физических величин, выводит основное уравнение МКТ.

1. Вопрос. От чего еще зависит давление газа?

2. Ученики отвечают.

Сделаем предположение, что давление газа зависит от числа молекул в единице объема.

3. Моделируем процесс.

Модель №4. Группа учеников из 2 человек и группа из 5 двигаются с одинаковой скоростью и ударяют в дверь. Результирующее действие в первом случае было слабее, чем во втором.

4. Проверяем ответ на реальной физической установке.

Ученик – экспериментатор опускает с одинаковой высоты сначала один шарик, потом несколько. В первом случае пластина отклонилась - слегка, а во втором - сильнее.

5. Делаем вывод.

Учащиеся записывают вывод:  p зависит от n.

1. Вопрос.  Какие еще есть идеи?

2. Ученики отвечают.

Сделаем предположение, что давление газа зависит от  скорости движения молекул.

3. Моделируем процесс.

Модель №5. Два ученика одного роста и примерно одной массы двигаются по определенной траектории и ударяют в дверь. Первый ученик двигается медленно, а другой быстро. Результирующее действие в первом случае было слабее, чем во втором.

4. Проверяем ответ на реальной физической установке.

Ученик – экспериментатор опускает с разной высоты шарик. В первом случае, когда высота была маленькая,  пластина отклонилась - слегка, а во втором - сильнее.

5. Делаем вывод.

Учащиеся записывают вывод:  p зависит от v.

 С точки зрения математики, запись может иметь вид  p = km0anbvc ,

где k - константа, a, b, c – показатели степени, т.к. на данный момент мы не знаем вид строгой зависимости между исследуемыми величинами.

Сделаем анализ размерностей величин в уравнении.

[p] =Па=Н/м2 = кг*м/с2м2=кг1*м-1*с-2

[m0a]= кгa

[nb]= м-3в

[vc]= (м/с)с = мс * с-с

Следовательно, уравнение примет вид p = km0nv2 

Вспомним, что скорости молекул различны, поэтому взяли среднее значение квадрата скорости. Если предположить, что свои рассуждения мы проводили относительно одного из трех возможных направлений движений молекул в пространстве, то K= 1/3. Окончательно имеем вид уравнения: p = 1/3m0nv2. Это и есть основное уравнение МКТ, которое связывает макропараметры и микропараметры идеального газа. Мы его вывели, опираясь на эксперимент, свои рассуждения и теорию размерностей физических величин. А главным инструментом физических исследований стал язык математики.

Великий ученый Галилео Галилей писал: «Глубокая философия скрыта в великой книге – Вселенной, всегда открытой нашему пытливому взору. Но прочесть эту книгу можно, лишь научившись разбираться в ее языке, научившись читать буквы, из которых она состоит. А написана она языком математики и ее буквы – это треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без знания которых люди не смогут понимать в ней ни одного слова, и собьются с пути познания, словно в темном лабиринте».

Изучение нового материала на основе демонстрационного  и модельного эксперимента.

Личностные, познавательные, регулятивные

20 мин.

                                      Рефлексивно – оценочный компонент

4.

Контроль и самопроверка знаний.

Выявить качество усвоения материала.

Предлагает  решить задачи.

Проверь себя!

Задачи.

1. При неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молекул уменьшилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось при этом давление газа?  

2. При неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молекул увеличилась в 3 раза. Во сколько раз изменилось при этом давление газа?

3. При постоянном давлении концентрации молекул идеального газа увеличилась в 5 раз, а масса его не изменилась. Во сколько раз изменилась при этом средняя квадратичная скорость молекул газа?

Решают. Отвечают. Обсуждают.

Личностные, познавательные, регулятивные

10 мин.

5.

Подведение итогов, рефлексия.

Формируется адекватная самооценка личности, своих возможностей и способностей, достоинств и ограничений.

«Пора делать выводы». Предлагает ответить на вопросы.

Подведем итог нашей работы на уроке. (Слайд№9)

Учитель предлагает ответить на вопросы анкеты «Пора делать выводы».

Учащиеся. Пора делать выводы.

Я сам

? Самым трудным  было

! Есть предложение

Отвечают.

Личностные, познавательные, регулятивные

2 мин.

6.

Подача домашнего задания.

Закрепление изученного материала.

Запись на доске.

Записывают в дневник.

Личностные

1 мин.