конспект урока "Работа газа при изопроцессах" в 10 классе

Конспект урока физики в 10 классе по теме: «Работа газа при изопроцессах»

Цели урока:

Образовательные: вывод формулы работы газа при изобарном процессе, геометрическое истолкование работы.

Развивающие: развитие навыков работы с различными формами представления информации (текст, формула, график, таблица); продолжить формирование элементов творческого поиска, уметь сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить.

Воспитывающая: продолжить воспитание личностных качеств; взаимопомощь, чувство коллективизма, ответственность, организованность. познавательного интереса, творческой мыслительной деятельности.

Оборудование: презентация, тест, таблицы для заполнения.

Ход урока:

1. Оргмомент.
2. Проверка уровня усвоения знаний, полученных на прошлом уроке.

Учащиеся выполняют тест.

3. Корректировка знаний и их актуализация. Решение устных задач.

Презентация (слайды 1-9).

4. Постановка цели урока.

Кто хочет, тот добьётся!

Кто ищет, тот всегда найдёт!

Жозе Луи Гей-Люссаку, французскому учёному, который в 1802 году проводил в Париже научные опыты, понадобились стеклянные трубки, которые тогда производились только немецкими стеклодувами. Учёный их выписал из Германии, однако выкупить посылку не смог – уж очень высокую пошлину наложили на неё французские таможенники.

Александр Гумбольд решил помочь Гей-Люссаку и посоветовал, чтобы отправители запаяли концы трубок, наклеив на них этикетки: «Будьте осторожны! Немецкий воздух.»

Поскольку таможенных тарифов на воздух не существовало, трубки на этот раз французский учёный получил безо всяких пошлин.

До сих пор мы с вами говорили только о том, как механическую энергию превратить во внутреннюю. А нельзя ли сделать наоборот, внутреннюю энергию превратить в механическую?

5. Объяснение учителя.

(Слайд10) О движущей силе пара люди знали с глубокой древности, но только в 1765г. Джеймсу Уатту удалось сконструировать первый тепловой двигатель.

(слайды 11-12) Джеймс Уатт похоронен там, где покоятся прославленные сыны его Отечества – в Вестминстерском аббатстве. На его памятнике начертано: “Не для того, чтобы увековечить имя, которое будет жить, пока процветают мирные искусства, но чтобы показать, что человечество воздает почести тем, кому оно обязано благодарностью, король, его слуги, а также многочисленные дворяне и граждане королевства воздвигли этот памятник Джеймсу Уатту. Его гению удалось путем опыта усовершенствовать паровую машину. Благодаря этому он множил богатства своего Отечества, увеличил мощь людей и поднялся до высоких ступеней среди великих деятелей науки, этих истинных благодетелей человечества”.

Д.Уатт догадался для преобразования хаотического движения молекул в упорядоченное, направленное движение твёрдого тела использовать газ под поршнем. (слайд13)

Вывод формулы (слайды 14-16):

Газ оказывает давление на любую стенку сосуда. Если стенка подвижна , то сила давления F совершит работу A, переместив поршень на расстояние ΔL.

Если ΔL невелико, то давление газа останется примерно постоянным. Тогда работа будет равна:  

A = F·ΔL·cosa = P·S·ΔL,

где S - площадь поршня,

a - угол между направлением силы и перемещением поршня (a = 0).

Произведение S·ΔL равно изменению объема газа ΔV от начального V1 до конечного V2 значения, т.е. S·ΔL =ΔV = V1 - V2. Тогда  

A = P·(V2 - V1) = P·ΔV.

В изобарном процессе расширения газа P = const. Следовательно, при любом сколь угодно большом увеличении объема сила давления газа на поршень будет постоянной, и формула работы сохранит свой вид

A = P·(V2 - V1).

Если в процессе расширения давление газа изменяется, то для вычисления работы можно воспользоваться графическим методом (см. рис.)

 Пусть процесс расширения имеет вид, изображенный на рисунке. При любом малом изменении объема ΔV работа равна площади малого прямоугольника (на рис.  он заштрихован). Полная работа равна сумме площадей всех малых прямоугольников и равна площади фигуры, ограниченной линией, представляющей собой график процесса.

При сжатии газа внешними силами перемещение поршня ΔL противоположно силе давления газа F, тогда работа газа будет отрицательной величиной (ΔV < 0). Работа внешней силы A' в данном случае будет положительной, а величина A' = - A.

6. Задание для самостоятельной работы в парах: Заполните таблицу, которая находится у вас на столах (слайд 17) для всех изопроцессов, используя текст учебника. Сделайте вывод.

Проверка заполнения: слайд18.

Вывод: Работа, совершаемая газом в процессе его расширения (сжатия) при любом изопроцессе, численно равна площади под кривой, изображающей изменение состояния газа на диаграмме PV.

7. Подведение итогов урока, домашнее задание: §55, №1,3 (Касьянов В.А.)

Работа газа при изопроцессах

Тест «Внутренняя энергия идеального газа»

1. Зависит ли внутренняя энергия тела от

а) скорости движения тела

б) положения тела относительно других тел

А. зависит только от а)

Б. зависит только от б)

В. Зависит и от а) и от б)

Г. Не зависит ни от а), ни от б)

2. От какого макроскопического параметра зависит внутренняя энергия идеального газа?

А. от давления

Б. от температуры

В. от объёма

Г. от всех выше перечисленных

3. Как можно изменить внутреннюю энергию идеального газа?

А. совершить работу

Б. совершить теплопередачу

В. совершить теплопередачу или работу

Г. нет правильного ответа

4. Моль какого газа (водорода или кислорода) имеет большую внутреннюю энергию при одинаковой температуре газов?

А. водорода

Б. кислорода

В. внутренняя энергия одинаковая

Г. невозможно определить

5. Чему равно число степеней свободы двуатомного газа?

А. 1

Б. 2

В. 3

Г. 5