Интегрированный урок «Моделирование решения задач по термодинамике с использованием электронных таблиц»
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс) по теме

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6»

г.о. Балашиха Московской области

Тема урока:

«Моделирование решения задач  по термодинамике

с использованием электронных таблиц»

10 класс

Учителя: физики Лазукова Н. С.,

информатики Понамарёва Е. Н.

Цели урока

Образовательные:

1. закрепить знание I закона термодинамики для изопроцессов путем решения задач;
2. сформировать у учащихся умение решать физические задачи, используя среду электронной таблицы;
3. закрепить умения и навыки учащихся: ввод и редактирование данных в таблицу, выполнение расчетов, использование функции автозаполнения, построение графиков и диаграмм в среде электронных таблиц.

Развивающие:

1. формирование критического и творческого мышления;
2. формирование умения практически применять знания, умения и навыки в различных ситуациях;
3.  развивать мыслительную деятельность учащихся.

Воспитательные:

1. формирование в сознании учащихся научной картины мира, самостоятельности и активности в учебном процессе;
2. использование информационных технологий с целью повышения интереса к изучению физики.

Оборудование:

1. компьютеры;
2. программное обеспечение: табличный процессор,
3. презентация в среде PowerPoint;
4. опорный конспект к уроку для учащихся (Приложение 3).

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний:
3. Физика;
4. Информатика.
5. Моделирование решения физической задачи:
6. Анализ и обсуждение решения задачи;
7. Нахождение решения задачи с помощью MS Excel;
8. Построение с помощью MS Excel графиков и диаграмм, отражающих зависимости различных величин;
9. Анализ полученных результатов, графиков и диаграмм.
10. Подведение итогов.
11. Домашняя работа.

Ход урока

Организационный момент.

Учитель физики:

Сегодня у нас не совсем обычный урок. Во-первых, в нем соединены два предмета - информатика и физика. Сегодня на уроке вы будете решать физические задачи и анализировать физические процессы, используя среду электронной таблицы. Во-вторых, в рамках реализации проекта, который мы с вами выполняем, данный урок является первым шагом, чтобы показать прикладное значение информатики при изучении физики.

Учитель информатики:

Эпиграфом к нашему уроку можно взять слова Аристотеля "Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле". Сегодня на уроке мы еще раз должны подтвердить эти слова. Но прежде чем мы приступим к основной цели нашего урока - составлению модели решения физической задачи, немного повторим вопросы физики и информатики.

Актуализация знаний:

Учитель физики:

Так как сейчас мы изучаем "Основы термодинамики", поэтому и  задачи будут на применение первого закона термодинамики.

- Все тепловые явления, которые мы изучаем, можно описать с помощью макроскопических параметров. Какие физические величины относятся к макроскопическим параметрам, характеризующие состояние термодинамической системы?

- Каким образом эти величины взаимосвязаны?

- С какими процессами, при которых меняется состояние термодинамической системы, вы познакомились?

- Какая величина, характеризующая состояние термодинамической системы, лежит в основе термодинамики, и как ее определить?

- Вспомните способы изменения внутренней энергии.

- Как вычислить работу газа? Количество теплоты?

- Сформулируйте первый закон термодинамики.

Следующее задание-это установить соответствие между изопроцессом и первым законом термодинамики.

А теперь несколько практических задач:

1). На сколько изменилась внутренняя энергия газа, который совершил работу 100 кДж, получив количество теплоты 135 кДж?

2). Над газом была совершена работа 75 кДж, при этом его внутренняя энергия увеличилась на 25 кДж. Получил или отдал тепло газ?

3). При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщается газу?

4). В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 500 кДж. Какое количество теплоты отдал газ?

Учитель информатики:

1. В чем заключаются возможности табличного процессора MS Excel?
2. Какого вида информацию можно вводить в ячейки таблицы?
3. Что такое формула?
4. Как записывается формула в ячейку таблицы?
5. Установите соответствие между формулами, которые вы видите на экране и значениями получившимися в соответствующих ячейках. Обоснуйте свой выбор.
6. Почему одна и та же формула дает разные значения?
7. В чем отличие относительной и абсолютной адресации?

Моделирование решения физической задачи:

Учитель физики:

Так как вам нужно решить физическую задачу с помощью электронных таблиц, то я напомню вам этапы решения задачи:

Этапы решения задачи:

1. Анализ условия, поиск общего решения задачи.
2. Решение задачи с помощью компьютера.
3. Анализ полученных результатов.

Задача перед вами следующая:

Кислород массой 160 г находится при температуре 27o С. При изобарном нагревании в 2 раза увеличивается его объем. Найдите:

1) количество ,которое пошло на нагревание;

2) работу газа при его расширении;

3) изменение внутренней энергии.

Анализ условия:

- О каком веществе идет речь в задаче и что о нем известно?

- Какие величины, характеризующие изменение состояния газа, необходимо найти?

- Что нужно знать, чтобы найти количество теплоты, которое пошло на нагревание?

- Все известно, чтобы вычислить количество теплоты?

- Каким образом можно найти изменение температуры?

- Что нужно знать, чтобы найти работу, совершенную газом?

- Каким образом найти изменение внутренней энергии газа?

Итак, решим задачу на доске в общем виде.

Учитель информатики:

Следующий шаг в составлении модели решения задачи - это решение задачи с помощью компьютера. На рабочем столе находится файл Задача.xls (Приложение 2), в котором записаны необходимые данные для решения задачи. Необходимо правильно записать формулы для вычисления вышеуказанных величин в соответствующих ячейках. Какой вид адресации мы буем использовать? Почему?

Учитель физики:

Следующее задание, которое вам необходимо выполнить - это построить графики зависимости, а также энергетическую диаграмму, отражающую первый закон термодинамики.

Учитель информатики:

Давайте вспомним алгоритм построения графиков:

1. Построить таблицу с исходными данными.
2. Выделить диапазон ячеек, необходимых для построения диаграммы.
3. Вызвать Мастер диаграмм командой Вставка - Диаграмма.
4. Выбрать тип диаграммы.
5. Следуя указаниям, установить необходимые параметры диаграммы.
6. Отформатировать полученную диаграмму.

Постройте две зависимости:

1. изменения внутренней энергии от температуры;
2. количества теплоты от температуры;

А также постройте диаграмму, которая наиболее наглядно отобразит 1 закон термодинамики.

Подведение итогов.

Учитель физики:

Давайте проанализируем полученные вами результаты. Как можно охарактеризовать каждый процесс, происходящий с кислородом, используя графики? Какие еще данные можно извлечь, исходя из данных графических зависимостей?

О чем свидетельствует диаграмма, полученная вами?

Учитель информатики:

В чем преимущества и недостатки оформления решения задач с помощью компьютера?

Выставление оценок.

Домашняя работа.

Составьте модель решения следующей задачи с помощью табличного процессора:

Давление газа по поршнем цилиндра 8*105 Па, а температура 1500С. Какую работу совершает 1 кмоль газа и какая его температура, если газ нагреваясь изобарно расширился до объема в двое больше начального. Начальный объем равен 3 л.

Спасибо за урок!