Конспект урока физики в 10 классе по теме "Газовые законы"
план-конспект урока по физике (10 класс) на тему

Конспект урока физики в 10 классе по теме "Газовые законы"

Тема урока: «Газовые законы».

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель: ввести понятие "изопроцесс"; изучить газовые законы, с помощью компьютерной модели получить подтверждение зависимостей термодинамических параметров и построение графиков этих зависимостей.

.

Задачи:

1. Образовательные: изучить газовые законы; формировать умение объяснять законы с молекулярной точки зрения; изображать графики процессов; начать обучение учащихся решать графические и аналитические задачи, используя уравнение состояния и газовые законы; установление межпредметных связей (физика, математика, биология).
2. Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса учащихся; в целях интернационального воспитания обратить внимание учащихся, что физика развивается благодаря работам ученых различных стран и исторических времен; продолжить формирование стремления к глубокому усвоения теоретических знаний через решение задач.
3. Развивающие: активизация мыслительной деятельности (способом сопоставления), формирование алгоритмического мышления; развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; научить применять полученные знания в нестандартных ситуациях для решения графических и аналитических задач.

 Место урока в разделе "Основы МКТ": урок проводился в 10 классе (6 человек всего в классе) после изучения основ молекулярно-кинетической теории газов и понятия температура.

Оборудование: компьютерный класс, мультимедийная установка, презентация к уроку, электронное приложение к учебнику «Физика. 10 класс»

(Сопровождение -  презентация к уроку) 

Дидактические материалы: задачи, формулы, графики.

Ход урока:

1. Актуализация знаний (мотивационный этап)

На прошлом уроке, мы с вами достаточно легко получили уравнение состояния идеального газа. И теперь зная это уравнение можно вывести все три газовых закона. А в истории физики эти открытия были сделаны в обратном порядке: сначала экспериментально были получены газовые законы, и только потом они были обобщены в уравнение состояния. Этот путь занял почти 200лет: первый газовый закон был получен в 1662 году английским и французским физиками Робертом Бойлем и Эдмоном Мариоттом, уравнение состояния – в 1834 году Клапейроном, а более общая форма уравнения – в 1874 году Д.И.Менделеевым.

        Сегодня мы попробуем повторить путь известных физиков и самостоятельно получить формулировки газовых законов.

Для удобства сегодня на уроке мы будем использовать компьютерные модели. Вы сегодня - исследователи, по ходу урока вы будете анализировать увиденное, делать выводы, объяснять результаты. Я выдаю вам маршрутные листы, которые к концу урока вы постарайтесь заполнить. Чтобы незначительно облегчить вам исследования, вспомним немного основные понятия, которые потребуются для объяснения увиденного.

2. Проверка домашнего задания

(Слайд 2)

1. Что является объектом изучения МКТ? (Идеальный газ.)
2. Что в МКТ называется идеальным газом? (Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействием между молекулами можно пренебречь.) (видеофрагмент «Идеальный газ»)
3. Какие макропараметры характеризуют состояние газа?  (Давление, объем и температура.)
4. Какое уравнение связывает между собой все три термодинамических параметра? (Уравнение состояния идеального газа).
5. Каким уравнением удобно воспользоваться для установления количественной  зависимости  между параметрами   одного   и   того   же   состояния   газа при фиксированном третьем? (Уравнением Менделеева - Клапейрона)

Вспомним, как было получено уравнение состояния идеального газа (Слайд 3)

III. Изучение нового материала

1. Определение процесса
2. История открытия закона
3. Формула и формулировка закона
4. Графическое изображение

 (Слайд 4) Ни один термодинамический параметр нельзя изменить, не затронув один, а то и два других параметра. Бывает так, что газ данной массы переходит из одного состояния в другое, изменяя только два параметра, оставляя третий неизменным. Такой переход называется изопроцессом, а уравнение его закономерности - газовым законом.

Изопроцесс – процесс, при котором масса газа и один из его термодинамических  параметров остаются неизменными.

Демонстрация «Изопроцессы»

Газовый закон – количественная зависимость между двумя термодинамическими параметрами газа при фиксированном значении третьего.

Газовых закона, как и изопроцесса – три. Используя уравнение состояния идеального газа, можно вывести все три закона за 10 минут.

  (Слайд 5)

1. Изотермический процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре.

Для идеального газа изотермический процесс описывается законом Бойля-Мариотта, экспериментально установленным еще до создания молекулярно-кинетической теории газов английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским аббатом Эдмоном Мариоттом, независимо от Бойля, в 1676 году.

 Демонстрация процесса

Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс, T=const):

Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления на объем постоянно.

Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а также и для их смесей, например, для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонения от этого закона становятся существенными.

Изотермическим можно приближенно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширения газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Однако температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.

Газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине. Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами, воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не будут совпадать.

Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.

(Слайд 6)Графики изопроцессов.

(Слайд 7)

2. Изобарный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном давлении.

Для идеального газа изобарный процесс описывается законом Гей-Люссака.

Закон установлен в 1802 году французским физиком Гей-Люссаком, который определял  объем газа при различных значениях температур в пределах от точки кипения воды. Газ содержали в баллончике, а в трубке находилась капля ртути, запирающая газ, расположенная горизонтально.

 Демонстрация процесса

Закон Гей-Люссака (изобарный процесс p=const):

Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема к температуре постоянно.

Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.

(Слайд 8) Графики изопроцессов

(Слайд 9)

3. Изохорный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы, протекающий при постоянном объеме.

Для идеального газа изохорный процесс описывается законом Шарля.

В 1787 году французский ученый Жак Шарль измерял давление различных газов при нагревании при постоянном объеме и установил линейную зависимость давления от температуры, но не опубликовал исследования. Через 15 лет к таким же результатам пришел и Гей-Люссак и, будучи на редкость благородным, настоял, чтобы закон назывался в честь Шарля.

Закон Шарля (изохорный процесс, V=const):

Для газа данной массы при постоянном объеме отношение давления к температуре постоянно.

Изохорным можно считать увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании.

(Слайд 10)«Графики изопроцессов»

(Слайд 11) Характеристика изопроцессов, записать в тетрадь обобщенную таблицу.

III. Применение полученных знаний для решения задач.

(Слайд 12)

1. Задание на узнавание изопроцессов на графиках: выполнить задание

(Слайд 13)

2. Построение графиков изопроцессов: выполнить задание

3. Решить задачу. При температуре 27С давление газа в закрытом сосуде было 75кПа. Каким будет давление этого газа при температуре   – 13С? (комментарий учителя).

      IV. Подведение итогов.

• подведение итогов урока (беседа); (можно продемонстрировать видеофрагмент «Газовые законы»

• рефлексия деятельности учащихся на уроке.

V. Домашнее задание:  §71, упр. 13(1)

 (учебник физики 10 класса,  Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев)

Используемая литература и интернет-ресурсы:

1. Учебник физики 10 класса,  Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев
2. Поурочное планирование
3. Электронное приложение к учебнику «Физика 10 класс».