Урок физики в 10 классе с использованием цифровой лаборатории по теме: Лабораторная работа «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре»
план-конспект урока по физике (10 класс)

План-конспект  урока.

(10 класс)

 «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре» (работа 2.6 цифровая лаборатория).

Цели урока:

• закрепить знания учащихся по теме «Изопроцессы в газах», проверить выполнение закона Бойля-Мариотта, учить их применять знания при выполнении лабораторной работы, формировать умение работать с цифровым оборудованием.
• развивать логическое мышление учащихся, коммуникативные способности, умение критически осмысливать информацию, выражать свою точку зрения;
• воспитывать  чувство ответственности, активную жизненную позицию, волю к победе.

Тип урока: лабораторная работа.

Цель лабораторной работы: опытным путем с помощью цифровой лаборатории проверить выполнение закона Бойля-Мариотта.

Ход урока: (слайд 1)

1. Организационный момент (сообщение темы урока, плана занятия,)(2 мин)

Наш сегодняшний урок посвящен выполнению лабораторной работы «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре». Сегодня мы с вами выполним лабораторную работу не традиционным способом, а с помощью датчиков и цифровой лаборатории. Оформлять  отчет работы  тоже будем  в цифровом виде. Ваши отчеты вы должны будете сохранить в ваших папках  «10 кл» на рабочем столе ПК.

Сегодня Вам придётся провести опыт, проанализировать увиденное, сделать выводы, объяснить и оформить  результаты.

2. Рефлексия эмоционального состояния.

П: Но в начале нашего занятия мне бы очень хотелось узнать ваше настроение. Для этого прошу поднять квадрат того цвета, который сейчас соответствует вашему эмоциональному состоянию. Красный квадрат -  «хуже не бывает», желтый – «так себе», зеленый  - «отличное» (комментарии по результату).

3. Актуализация. (слайд 2)

На прошлых уроках, вы изучили газовые законы и решали задачи. И теперь, зная уравнения и графики изопроцессов ,  мы изучим экспериментально один этих законов.

Прежде чем  перейти к выполнению работы, поговорим немного об основных понятиях, которые потребуются для выполнения работы и объяснения увиденного.

Ответьте на  вопросы:

1. Изопроцесс  - это  _________ термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин — параметров состояния (давление, объём или температура) остаются неизменными. 
2. Какие изопроцессы вам известны______________
3. Интерактивная работа по законам https://learningapps.org/user/User15094277(слайд 3)

4. Новый материал: (слайд 4)

Итак,  откройте методическое руководство  на стр.54 работа 2.6.  Внимательно прочитайте указания к работе, ход выполнения и  ответьте на  вопросы: (слайд 5)

1. Название работы.
2. Сформулируйте цель работы.
3. Какие гипотезы выдвинем?
4. Необходимое оборудование?
5. Как найти цену деления и погрешность шприца?

(слайд 6)   (Учащиеся отвечают на вопросы и выдвигают  гипотезы:

• При  уменьшении объема газа  его давление увеличивается.

• Произведение давления на объём – постоянно.
• График  изотермического процесса в координатах РV – гипербола.)

(слайд 7)  Перед выполнением работы техника безопасности и указания к работе:

1. Следуем указаниям учителя и строго выполняем указания методички.
2. Максимально освободите  место для оборудования ( чтобы ничего не мешало).
3. Бережное отношение к оборудованию (оборудование дорогое).
4. Сначала включаем ПК. Собираем установку и лишь, затем запускаем ПРАКТИКУМ.
5. Изначально поршень шприца выставите на отметку 30 мл (в противном случае Вы можете повредить датчик давления в ходе эксперимента)
6.  Во   время   подготовки   и   проведения эксперимента держите шприц за корпус в области выше метки 50 мл, чтобы не нагревать газ внутри шприца.
7. При выполнении эксперимента задерживайте шприц в каждом положении не меньше 7-8 с.
8. Фото установки включаем в конце оформления отчета.
9. При возникновении вопросов при выполнении работы поднимаем руку и обращаемся за помощью к учителю.

Сформулируем коротко план работы :

(слайд 8) (Учащиеся формулируют план работы:

• Собираем  установку
• Проводим  измерения  давления при  положении шприца 30, 25,20,15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 45, 40, 35, 30 (15- измерений).
• Заносим  данные  в таблицу и заполняем с клавиатуры объем.
• Строим графики и делаем выводы.
• Оформляем  и сохраняем отчет.)

Мы составили план выполнения работы и приступаем к  работе:

Включаем ПК и проверяем наличие на рабочем столе папки «10 кл».( при отсутствии – создаем папку).

Приготовьте для работы одноразовый шприц объемом 50 мл, кусочек медицинского шланга (не длиннее 10 см), датчик давления и USB-кабель. Для этого поршень шприца выставьте на отметку 30 мл (!!!), в противном случае Вы можете повредить датчик давления в ходе эксперимента.

Соедините датчик давления со шприцом (50 мл) с помощью медицинского шланга и с USВ-портом   компьютера   с   помощью   кабеля.   Во   время   подготовки   и   проведения эксперимента держите шприц за корпус в области выше метки 50 мл, чтобы не нагревать аз внутри шприца.

Включите  компьютер  запустите  программу  «Практикум».  При  загрузке  программа должна идентифицировать датчик.  Кнопкой        вызовите меню со списком работ и войдите в сценарий выполнения работы «Зависимость давления газа от объема при постоянной температуре».

Запустите измерения, нажав кнопку   Сначала сожмите шприц от 30 мл до 25, 20 и 15 мл, затем, постепенно ослабляя поршень, повторно пройдите положения поршня, соответствующие объему шприца 20, 25, 30 мл, а затем вытягивая поршень и значения 35, 40, 45 и 50 мл задерживая в каждом из положений поршень на несколько секунд. Затем верните поршень в исходное положения, задержав его в положениях 45, 40, 35, 30 мл повторно. Следите по регистрируемой кривой, что датчик в каждом положении фиксирует стационарное значение давления р (рис.2). Таким образом, на вашей кривой должно оказаться 15 «ступенек», причем ряд из них будет соответствовать одному и тому же объему (для V=30 мл будет, например, три точки). При этом измеренные давления при одинаковом V могут не совпадать, поскольку Вы устанавливаете поршень на определенной метке шприца не совсем точно.

Откройте вкладку «Исходные данные» и впишите погрешность (в миллилитрах), с которой Вы устанавливаете объем газа в каждом положении поршня - это ±0,5 цены деления шприца. Она будет откладываться на графиках. Считается, что погрешность измерения давления очень мала. Она не будет отражаться на графиках.

Последовательно устанавливая желтый маркер в положениях, где давление в шприце было примерно постоянным и, нажимая кнопку, перенесите на вкладку Таблица  кнопка -) значения давления в шприце при разных положениях поршня. В таблице, таким образом, должно оказаться не менее 15 заполненных строк.

Заполните с клавиатуры столбец V Таблицы, указывая одно из 15 значений объема шприца (в миллилитрах) в ячейках столбца в том порядке, в котором происходила остановка при регистрации экспериментальной кривой (рис.2).

Получите график зависимости давления газа от объема на основании внесенных в таблицу данных, перейдя на вкладку «График Р(V)». Перейдите в окно подготовки Отчета и перенесите в него исходную кривую с сигналом с датчика и график зависимости давления   газа   от   объема   с   вкладки   «График  Р(V)».   Сформулируйте   Вывод   1   о качественном изменении давления газа, при увеличении занимаемого им объема.

Вернитесь на вкладку Таблица и внимательно сравните давление для объемов газа, отличающихся в 2 раза (15 и 30 мл, 20 и 40 мл, 25 и 50 мл). Если наблюдается какая-то количественная закономерность, внесите ее в Отчет в качестве Вывода 2.

В четвёртом и пятом столбце таблицы значения объёма и давления автоматически пересчитываются в единицах системы СИ. В шестом столбце вычисляется произведение этих величин. Перейдя к вкладке «График РV(V)», сделайте вывод, как меняется это произведение с изменением объема. Запишите это заключение в виде Вывода 3 в Отчет. На вкладках «График Р(V)» и «График Р(V)» нажав кнопку вблизи поля в верхнем левом углу вкладки, выберите функцию, график которой мог бы пройти через все ваши экспериментальные точки. Если после выбора нажать кнопку И, то компьютер, перебирая коэффициенты в выбранном вами виде функции, проведет кривую, которая максимально близко может пройти к экспериментальным точкам. Если удастся подобрать такие кривые, то занесите их в отчет и запишите словами вид кривой (прямая, гипербола, парабола), описывающей экспериментальные зависимости р от V и р V от V.

Каковы ваши выводы?

Выводы учащихся:

При  уменьшении объема газа  его давление увеличивается.

Произведение давления на объём – постоянно. ( график РV от  V)

График  изотермического процесса в координатах ( Р,V) – гипербола

И так,  Вы выполнили лабораторную работу и теперь Вы можете сказать опровергли или подтвердили мы выдвинутые гипотезы? (учащиеся: «Гипотезы верны.»).

Подтверждение тому ваши выводы.

Контрольные вопросы:

Измеренные давления при одинаковом V могут не совпадать. Почему?  из-за неточности установки поршня на определённой метке шприца. 

Частным случаем какого закона является закон Бойля-Мариотта? Закон является частным случаем уравнения состояния идеального газа.

5.Критериальное оценивание (Оцените вашу работу по критериям)

.6.Рефлексия:

А сейчас проанализируйте свои действия на уроке и заполните анкету.

Мне кажется, я заслужил (а) отметку______________________________

7.Подведем итоги урока: ( подводятся итоги урока.)

8. Домашнее задание: п. 68-71(повтор),

Лист самооценки лабораторной работы

По каждому критерию выберите баллы, соответствующие вашему действию. Подсчитайте набранное количество баллов и переведите их в оценки.

Шкала перевода баллов в оценки:

«5» - 11-12 баллов

«4» - 9 - 10 баллов

«3» - 6-8 баллов      «2» - менее 5 баллов

Лист самооценки лабораторной работы

По каждому критерию выберите баллы, соответствующие вашему действию. Подсчитайте набранное количество баллов и переведите их в оценки.

Шкала перевода баллов в оценки:

«5» - 11-12 баллов

«4» - 9 - 10 баллов

«3» - 6-8 баллов      «2» - менее 5 баллов