Методические рекомендации

    при решении задач по теме

 «Основы молекуляро-кинетической

                           теории».

                                     разработала:

                                     преподаватель физики

                                     Резник Н.Н.

                                                                 2020 год.

            Данная методическая разработка полностью соответствует ФГОС и предназначена для преподавателей физики средних профессиональных учебных заведений, а также для учителей физики в 10 классе общеобразовательных школ. Материал по данной теме может быть с успехом использована студентами 1 курса всех специальностей средних профессиональных учебных заведений при самопроверке, диагностики и коррекции знаний.

         Разработка содержит подробные решения типовых задач и теоретические данные по данной теме.

Составитель Резник Наталья Николаевна преподаватель физики.    

Цели работы:

Образовательная – закрепить на практике знание уравнение Менделеева - Клапейрона, газовых законов, научиться использовать теоретические знания для решения практических задач

Воспитательная – воспитывать самостоятельность, ответственность

Развивающая – развивать навыки решения задач, логическое мышление

                        Пояснительная записка к методическим материалам

Цель работы – обобщить знания по решению различных типов задач по физике.

     Методическое пособие способно помочь в освоении пропущенных тем углублённого курса физики. В методических рекомендациях, составленных в соответствии с учебной программой, рассматривается решение задач по разделу Молекулярная физика что расширит и закрепит теоретические знания по дисциплине Физика. В методических рекомендациях четко сформулированы задачи самостоятельной работы, порядок их выполнения.

     В данных рекомендациях представлен материал в помощь преподавателю физики в повседневной работе по обучению студентов самостоятельному поиску решения задач, самостоятельному овладению знаниями и умению их применять.

      В методических рекомендациях, составленных в соответствии с учебной программой, рассматривается решение задач по разделу Молекулярная физика, что расширит и закрепит теоретические знания по дисциплине Физика. В методических рекомендациях четко сформулированы задачи самостоятельной работы, порядок их выполнения.

      В данных рекомендациях представлен материал в помощь преподавателю физики в повседневной работе по обучению студентов самостоятельному поиску решения задач, самостоятельному овладению знаниями и умению их применять.

      Чтобы правильно и осмысленно решать задачи по физике, необходимо следовать алгоритму:

Алгоритм «Решение задач по физике»

1. Внимательно прочитайте условие задачи.
2. Установите о каком (их) физических явлениях идёт речь в задаче.
3. Вспомните основные количественные и качественные закономерности, объясняющие это(и) явление.
4. Определите, что требуется найти в задаче.
5. Установите, какие физические величины даны в задаче. Не забудьте о табличных величинах.

Примечание: Иногда использование табличных величин зашифровано текстовой информацией:

-определить массу молекулы азота.

-найти кол-ва вещества в массе алюминия.

1. Переведите, если этого необходимо, физические величины в систему СИ (стандартные единицы измерения)
2. Определите какую(ие) количественную(ые) зависимость(и) надо использовать в решение. Для этого лучше всего определить количественные зависимости, куда входит искомая физическая величина, а также данные физических величин по условию задачи.
3. Использовать преобразования в физических формулах, получите окончательную расчётную формулу.

Примечание: при проверке правильности полученной формулы используйте размерность физической величины.

1. Выполните вычисления по полученной формуле.
2. Запишите ответ задачи.
3. Примечание: Иногда, для успешного решения задачи требуется выполнить чертёж.

Помните о том, что правильно выполнит чертёж, помогает в решение задач, это 50% вашего успеха.

                                 Классификация учебных задач по физике

          В методике обучения физике процесс решения учебной задачи рассматривается как выбор стратегии решения, ее логики и структуры, определение общих и частных правил, которые можно применить для решения задачи. Под стратегией понимают исчерпывающий план действий, который складывается в процессе формирования замысла решения конкрет-ной задачи.

          Обычно стратегия решения физической задачи состоит из следующих этапов:

- предварительного - изучение условия задачи и его анализа;

- планирующего - формирование замысла и принятие плана решения;

- реализующего - осуществление решения задачи;

- проверки и анализа выполненного решения.

         С точки зрения использования средств решения задачи эти этапы в некоторых случаях называют так:

физический этап - анализ задачи, поиск решения, составление замкнутой системы уравнений;

математический этап - решение задачи в общем виде и числовые расчеты;

этап анализа решения и исследование результатов.

          Для выявления функций, роли и места задач в процессе обучения, уровня усвоения учебного материала, развития познавательных способностей и творческих возможностей учащихся, задачи по физике классифицируют по различным признакам. Выбор этих при-знаков зависит от целей классификации задач. Так если необходимо выявить общие подхо-ды к решению задач определенного типа или составить алгоритм их решения, то задачи классифицируют по способам решения. Основаниями для классификации физических задач могут выступать особенности формулировки условия задачи, характер ее содержания, ме-тоды решения, дидактическая роль задач в учебном процессе, средства решения, степень сложности, характер требований задачи и др.

        Достаточно удобной для учебных целей является классификация физических задач по следующим признакам:

по характеру требований:

- на нахождение искомого;

- на доказательство;

- на конструирование;

по содержанию и степени обобщенности:

- простые и комбинированные;

- конкретные, абстрактные, ситуативные, метазадачи;

- с техническим, графическим, экспериментальным, практическим, краеведче-ским, историческим, бытовым, межпредметным, занимательным содержанием;

по характеру формулировки:

- текстовые,

- на основе рисунков, схем, фотографий, таблиц, графиков, опытов;

- качественные, количественные, графические, экспериментальные;

- с необходимыми, недостающими, избыточными данными;

по способу решения:

математические и экспериментальные;

с одним или несколькими решениями;

по дидактическим целям:

тренировочные (типовые, стандартные (на применение знаний в знакомых ситуациях));

познавательные (на применение знаний и умений в новых взаимосвязях); творческие (исследовательские, конструкторские (на применение знаний в новых ситуациях)).

 Основы молекулярно-кинетической энергии.

2.1 Основные понятия и закономерности.

        В основе  молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения: вещество состоит из частиц; эти частицы беспорядочно движутся; частицы взаимодействуют друг с другом.

Относительно молекулярной (или атомной) массой вещества Мr называют отношение массы молекулы(или атома) mданного вещества к массы атома углерода m:

                                                    Мr=

        В Международной системе единиц количество вещества выражают в молях. Один моль- это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

В молекулярной физике пользуются также понятием молярной массы, которая определяется как масса одного моля вещества:

,

где m0 – масса молекулы. Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль). Перепишем последнюю формулу в виде

[кг/моль].

Количество вещества

m — масса;

μ — молярная масса вещества;

N — число молекул;

NA = 6,02·1023 моль-1 — число Авогадро

Массу одного моля вещества принято называть молярной массой M. Молярная масса равна произведению массы m0 одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро (то есть на количество частиц в одном моле). Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль). Для веществ, молекулы которых состоят из одного атома, часто используется термин атомная масса. В таблице Менделеева молярная масса указана в граммах на моль. Таким образом имеем еще одну формулу:

где: M – молярная масса, NA – число Авогадро, m0 – масса одной частицы вещества, N – число частиц вещества содержащихся в массе вещества m. Кроме этого понадобится понятие концентрации (количество частиц в единице объема):

Напомним также, что плотность, объем и масса тела связаны следующей формулой:

        Броуновское движение-это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц.

        Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало.

p

  Это основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

pp

2.2.Решение задач

зад.№1 Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4 кг?

        -?

m (Al)=5,4 кг.                  моль

(Al)=27

ответ:200 моль.

Зад.№2 Какой объем занимает 100 моль ртути?

V-?                          

(Hg)=100 моль        V=                       V==

(Hg)=13.610Подставим m=                     =1,5 *10м

(Hg)=201в фор-лу(1) V=

ответ;1,5*10или 1,5 л.

Зад.№3 Чему равно число молекул в 10 г. кислорода?

N-?                                     СИ                                       (1)

m (O)=10 г.                    0,01кг. (2)                          (2)                   =>

 (O) =32*10                                выразим N;

Na=6.02*10моль                                     N=

1,88*10

Ответ: 1,88*10

Зад.№4  Определите сколько молекул воды в объёме 2л.

N-?

V=2л.                                     2*10N=, масса воды неизвестна.

Na=6.02*10                             Найдём массу воды через объём и

                                 плотность. m=

               N=

Ответ:

Зад.№5 Находившаяся в стакане воде массой 0,5 кг. полностью испарилась за 30 суток. Сколько в среднем молекул воды вылетало с её поверхности за 1с ?

N-?

m(H)=0.5 кг.                 N= Чтобы найти число молекул,

t=30 суток                          испаряющихся за 1сек. N, необходимо всё

t=1с                                   число молекул разделить на время, за которое

=18*10.                           они испарились.

Na=6.02*10N= 

Найти время в секундах. В сутках  24 часа, в каждом часе 3600с.      

                                           =30*24*3600=2,592*10с.    

   Подставим(2)(1) и учтем  время в секундах. N

Ответ:

Зад.№6  В озеро, имеющее среднюю глубину 10м и площадь поверхности 20 км, бросили кристаллик поваренной соли массой  0,01г. Сколько молекул этой соли оказалось бы в наперстке воды объемом 2 см, зачерпнутой из озера, если полагать, что соль, растворившись, равномерно распределилась во всем объеме воды?

N-?                                                      Чтобы найти  N. Необходимо найти                

h=10м                                                 объем озера V, кол-во частиц соли N

S=20 км                     2*10                   V=hS(1);  N=

m=0.01 г.                   10                                        N

V=2 см                    2*10       Подставим (1) и (2) в (3)

Na=6.02*10

        Ответ:6,02*10

Зад.№7  Каково давление кислорода, если средняя квадратичная скорость его молекул 600, а его плотность 1,54 ?

                                   Отразим на произведение m

Следовательно,

Ответ:1,848*10

Зад.№8  Какова средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если имея массу 8 кг, он занимает объем 10 м при давление 250 Кпа ?

V-?                    СИ                Рассмотрим n -концентрация

m=8кг.                                 n= Следовательно,

V=10 м                              Выразим V из этого уравнения

    2,5*10Па                     поэтапно:

1. Умножим первую и правую части на 3V

                                                 3РV=mV

                                               2.    Разделим первую и вторую часть на m

                                                   V

2. Возьмем квадратичный корень из первой  и второй части.

                                                       V=

V=

Ответ: 306 м/с

  Зад.№9    Найти концентрацию молекул кислорода, если давление его 0,3 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 900

n-?                        CU                     (1)

                    3*10 Выразим n из уравнения (1)

V=900                                                 n  =

                   Мы не знаем массу m-массу молекулы

Na=6,02*10                     кислорода. Для этого воспользуемся

                                                         малярной массой кислорода

n=

Ответ:

Зад.№10 Найти среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа при давление 30 Кпа. Концентрация молекул газа при указанном давление 5*10.

Е-?                                      Р=   E

P=30 КПа         3*10Па                        E

N=5*10   

Ответ:9*10