Урок изучения нового материала с элементами исследования в 10 классе по теме "Уравнение состояния идеального газа"
методическая разработка (физика, 10 класс) по теме

Разработано учителем физики

МБОУ «СОШ №10»

г. Инты Республики Коми

Марченко Еленой Валентиновной

Методическая разработка урока физики в 10 классе по теме «Уравнение состояния идеального газа»

Урок  изучения нового материала с элементами исследования

Цель: вывести зависимость между тремя макроскопическими параметрами p, V, T. 

Задачи:

образовательная: – ознакомление с уравнением Менделеева – Клапейрона;

   – применение полученных знаний при решении задач.

развивающая: – формирование умения сравнивать, обобщать имеющиеся знания, анализировать;

– развивать  логическое мышление обучающихся,

 – развивать  навыки самообразования.

воспитательная: – воспитывать самостоятельность, творческий подход, умение формулировать, формировать интерес к изучаемому предмету;

 – находить решение проблемных ситуаций.  

Оборудование: поурочные карты, тесты, компьютер, мультимедийный проектор, презентация PowerPoint.

Ход урока:

Оргмомент (слайд 1)

Здравствуйте, ребята, садитесь, пожалуйста.

Проверка домашнего задания

Сначала немного проверим ваши знания. Перед вами тесты. (см. Приложение 1) Вы должны за 4 минуты ответить на предложенные вопросы. Можете приступать.

А теперь проверьте ваши ответы. И внизу поставьте оценку. Кто написал на «5», на «4»? Хорошо. (слайд 2)

3.Целеполагание.

Сегодня на уроке мы постараемся ответить с Вами на вопрос: существует ли соотношение, связывающее параметры состояния газа?

Мне хочется начать с чтения отрывка из стихотворения Жигулина «Дирижабль». (слайд 3)

И все доступно, все открыто, и ничего еще не жаль,

И надо мной плывет, как рыба,

Огромный сонный дирижабль.

Куда он плыл светло и прямо –

На дальний полюс, на парад, -

Забытый, вымерший, как мамонт,

Несовершенный аппарат.

(слайд 4) А каким газом наполняют дирижабль? Правильно, гелием, который при обычных условиях по своим свойствам близок к идеальному газу. О законах, которым подчиняется идеальный газ, мы поговорим на этом и ближайших уроках.

4.Актуализация знаний.

Прежде, чем приступим к работе, мне бы хотелось услышать от вас ответы на следующие вопросы:

В молекулярной физике используется понятие «идеальный газ». Что называется идеальным газом? (слайд 5)

От чего зависит давление газа? (слайд 6)

Вспомните уравнение зависимости p от концентрации и температуры  (p = nkT) (слайд 7)

Что такое концентрация? (слайд 8)             

Какая формула позволяет вычислить число молекул N? (слайд 9)             

Что называют постоянной Авогадро? NA=6.02·1023 моль-1(слайд 10)             

Чему равна постоянная Больцмана? (слайд 11)

Для однозначного описания равновесного состояния газа достаточно определить его макроскопические параметры. Назовите их. (p, V, T) (слайд 12)

5.Постановка проблемного вопроса.

Уравнение состояния газа – это уравнение, связывающее макроскопические параметры состояния газа (p, V, T). (слайд 13)

Как Вы считаете, какая основная задача стоит перед нами на уроке?

( вывести закон, который связывает между собой макроскопические параметры)

Уверена ,что Вы справитесь. Помогут Вам рабочие листы и план исследования  (слайд 14) Обучающиеся заполняют рабочие листы (см. Приложение 2)

Запишите формулу зависимости давления газа от концентрации  и температуры (p=nkT);

В это уравнение поставьте значение концентрации и запишите полученные результаты

Перенесите все макропараметры влево

Это уравнение было открыто Клапейроном в 1834г. (слайд). Оно оказалось неудобным для практического применения, т.к. N – неизмеряемая величина

Запишите формулу для числа частиц и подставьте ее в выражение, полученное Клапейроном ;

(1874 год, Д.И. Менделеев) (слайд)

В правой части NA и k. Их произведение назвали универсальной газовой постоянной и обозначили R.(Вычислите значение  R и выведите единицу измерения R);

Подставьте R в предыдущую формулу;

Оставьте в левой части только p и V;

Сформулируйте уравнение состояния идеального газа. (слайд 15-19) гиперссылки на формулах        

Проанализируем это уравнение:

Какая единственная в этом уравнении величина, зависящая от рода газа? (М)

На какие вопросы уравнение состояния  идеального газа позволяет ответить? (слайд 20)

Можно определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие. Это используют в термометрах.

Зная уравнение, можно сказать, как будут протекать в системе различные процессы при определенных условиях , т.е. при  изменениях одного из параметров.

Можно определить, как меняется  состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел.

Первичное закрепление материала.

Вопросы ученикам:

-с какой новой величиной Вы сегодня познакомились? (Универсальная газовая постоянная )

-что называют нормальными условиями?(t=0C, p=101325 Па)

Решение задач у доски с помощью учителя.

Упражнение 13(7)

t= 200С                           293К

po= 101325 Па

M = 0,029 кг/моль

m - ?

Упражнение 13(8)

t= 100С                          

po= 101325 Па               283К

ρ= 2,5 кг/м3

m - ?

6. Домашнее задание: (слайд 21)

§70, упр.13(5,6)

7.Подведение итогов урока. Рефлексия.

Ребята, как Вы считаете, достигли мы цели урока?

(Да, вывели закон, устанавливающий зависимость между макропараметрами)

Завершить нашу работу мне бы хотелось словами из строк Б.Пастернака: (слайд 22)

Во всем мне хочется дойти

До самой сути

В работе, в поисках пути,

В сердечной смуте.

До сущности прошедших дней,

До их причины,

До оснований, до корней,

До сердцевины…

(слайд 23) Спасибо за работу. До свиданья.

Приложение 1

1 вариант

Сколько молекул содержится в одном моле водорода?

а) 6·1023

б) 12 ·1023

в) 6·10 -23

г) 12·1026

 Единицей измерения какой физической величины является один моль?

а)количества вещества;

б) массы;

в) объёма;

г) количества материи.

3. Какое явление, названное затем его именем, впервые наблюдал Роберт Броун?

а) беспорядочное движение отдельных атомов;

б) беспорядочное движение отдельных молекул;

в) беспорядочное движение мелких твёрдых частиц в жидкости;

г) все три явления, перечисленные в ответах а – в.

4. Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале соответствует температуре 270С по шкале Цельсия?

а) 327 К

б) 300 К

в) 273 К

г) 246 К

5. Что определяет произведение
?

а) среднюю кинетическую энергию молекулы идеального газа;

б) давление идеального газа;

в) абсолютную температуру идеального газа;

г) внутреннюю энергию идеального газа.

 По какой из приведенных ниже формул можно вычислить среднюю квадратичную скорость  молекул?

а)

б) nkT

в)

г)

7. Можно ли говорить о температуре одной или нескольких молекул?

а) можно говорить о температуре одной молекулы;

б) можно говорить о температуре нескольких молекул;

в) можно говорить только о температуре очень большого числа молекул;

г) можно говорить и о температуре одной молекулы, и нескольких молекул.

8. Как изменится давление газа при уменьшении его объема в 4 раза? Осталась неизменной температура.

а) уменьшится в 4 раза;

б) увеличится в 4 раза;

в) уменьшится в 2 раза;

г) увеличится в 2 раза.

2 вариант.

Сколько молекул содержится в одном моле кислорода?

а) 12·1026

б) 6 ·1023

в) 12·1023

г) 1023

Укажите единицу измерения давления.

а) 1 Н

б) 1 моль

в) 1 Па

г) 1 К

3. Чем обусловлено броуновское движение?

а) столкновением молекул жидкости (или газа) друг с другом;

б) столкновением частиц, взвешенных в жидкости (или газе);

в) столкновением молекул жидкости (или газа) с частицами, взвешенными в ней (в нём)

г) ни одной из указанных причин.

Какое примерно значение температуры по шкале Цельсия соответствует температуре 200К по абсолютной шкале?

а) 4730с

б) 3730с

в) 730с

г)-73ос

Каким выражением определяется средняя кинетическая энергия одной молекулы

идеального газа?

а)

б) nkT

В молекулярной физике используется понятие «идеальный газ». Это понятие

применимо тогда, когда можно пренебречь:

а) потенциальной энергией частиц;

б) кинетической энергией частиц;

в) массой частиц;

г) потенциальной энергией частиц и их размерами.

7. Можно ли говорить о давлении, оказываемом одной молекулой на стенки сосуда?

а) нет;                     в) иногда можно;

б) да;                      г) не знаю.

Как изменится давление газа при увеличении его объёма в 3 раза? Температура осталась неизменной.

а) уменьшится в 3 раза;

б) увеличится в 3 раза;

 в) уменьшится  раз;

г) увеличится в  раз;

        Приложение 2

в)

г)