Темеа урока : «Газовые законы. Изопроцессы»

Цели урока: исследовать опытным путем используя оборудование «Точки роста» газовые законы.

• Задачи: развивать навыки самостоятельной и исследовательской работы, анализа своей работы, взаимоконтроля, развивать устную речь, с целью развития познавательного интереса учащихся; формировать умение применять полученные знания на практике; формировать способности к позитивному сотрудничеству.

Тип урока: урок исследования и закремления пойденного материала.

Формы организации познавательной деятельности:

• фронтальная;
• групповая;
• индивидуальная

Техническое обеспечение урока: мультимедийный проектор, компьютер, , презентация «Газовые законы», карточки-задания, оборудование «Точки роста» датчики давления и  температуры.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент. (1 мин)
2. Актуализация знаний. (2 мин):

Искусство экспериментатора состоит в том, чтобы уметь задавать природе вопросы и понимать ее ответы”.Майкл Фарадей.

Демонстрация опытов : Попробуйте объяснить (опыты проводит ученик 11 класса)

опыт “Картезианский водолаз”

Оборудование: пластмассовая бутылка 1,5 л, заполненная водой с крышкой; медицинская пипетка, заполненная подкрашенной водой.

Опыт1: Бутылка наполненная водой внутри которой плавает пипетка. Закроем плотно колбу крышкой и возьмем колбу в руки – пипетка погружается, уберем руки пипетка всплывает объясните действие пипетки.

Какой параметр остаётся постоянным?

опыт “Шар в банке”.

Оборудование: стеклянная банка на 2 л, воздушный шарик, горячая вода, пустой сосуд.

Какой параметр остаётся постоянным?

Опыт2: в пустую стеклянную банку наливаем горячей воды и держим там 1-2 мин, затем выливаем ее в пустой сосуд. Банку накрываем надутым воздушным шариком и наблюдаем как шарик втягивается в банку.

Опыт. 3 “Разрушение банки”.

Оборудование: пластмассовая или металлическая банка с закручивающейся крышкой, очень горячая вода, сосуд с холодной водой.

Опыт: налить горячую воду в банку подержать там 2 мин. и вылить, быстро закрыв отверстие. Затем сразу облить ее холодной водой. Банку сплющит.

Какой параметр остаётся постоянным?

Чтобы объяснить эти опыты необходимо рассмотреть газовые законы.

Для групповой работы класс делится на три группы (жеребьёвка).

Работая с оборудованием «Точка Роста», каждая группа исследует газовый закон по следующему плану исследования:

1. определение постоянного параметра;
2. формула закона, название закона;
3. историческая справка; (сообщение)
4. графическое изображение процесса;

1. группа. I. Изотермический процесс (Закон Бойля - Мариотта)

Процесс изменения состояния системы макроскопических тел (термодинамической системы) при постоянной температуре называют изотермическим («изос» - равный; «термос» - теплый)

 pV =const

T        ;        Т = const ,        рV = const

Историческая справка: этот закон экспериментально был открыт в 1662 г английским ученым Р.Бойлем и независимо от него несколько позже в 1676 г французским физиком Э.Мариоттом.

Поэтому оно носит название закона Бойля – Мариотта.

Карточка (описание выполнения работы)

 Изучение изотермического процесса в газе

Цель работы: экспериментально проверить справедливость закона Бойля–Мариотта путём сравнения параметров газа в двух термодинамических состояниях.

Оборудование: лабораторный набор «Точки роста»(датчик давления и датчик температуры) , шприц с подвижным поршнем.

Теоретическое обоснование

Закон Бойля–Мариотта p1V1 = p2V2 определяет взаимосвязь давления и объёма газа данной массы при постоянной температуре. Чтобы убедиться в справедливости закона, достаточно измерить давления p1 и p2 газа и его объёмы V1 и V2 в двух состояниях. Объём можно выражать в СИ, т.е. в кубических метрах, а давление – в мм рт.ст.

Порядок выполнения работы

1. Соберите установку по рисунку (см. фото выше).

2. Установите поршень шприца на деление 60 мл. В этом случае объём воздуха  в шприце 60 мл, . Занесите объём V1 в таблицу.

3. С помощью датчика давления  определите  давление. Занесите данные p1 в таблицу.

4. Переместите поршень шприца до деления 50 мл и с помощью датчика давления  определите  p2  Занесите эти данные в таблицу.

5. Переместите поршень шприца до деления 40 мл и опять  давление. Занесите значения V3 и p3  в таблицу.

6. Для каждого состояния рассчитайте p · V.

7. Какой вывод следует сделать, сравнив p1V1, p2V2 и p3V3?

А) определение постоянного параметра;

Б) формула закона, название закона;

В)Связь, между величинами, которую выражает данный закон.

Г) результаты

2. группа Изобарный процесс        (закон Гей - Люссака)

Процесс        изменения        состояния        термодинамической        системы        при постоянном давлении называют изобарным (греч. сл. «барос» - тяжелый, вес)

 pV        const T

;        р = соnst ,

V        const T

Историческая справка: этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. французским физиком Ж. Гей-Люссаком и носит название закона Гей- Люссака.

Карточка с описанием работы

Изучение изобарного процесса в газах

Цель работы: экспериментально проверить справедливость закона Гей-Люссака путём сравнения параметров газа в двух термодинамических состояниях.

Оборудование: лабораторный набор «Точки роста»(датчик температуры и давления), линейка, стакан с горячей водой и холодной водой, пробирка с крышкой.

Теоретическое обоснование

Чтобы проверить закон Гей-Люссака    достаточно измерить объём и температуру газа в двух состояниях при постоянном давлении.

1.  Измерьте длину пробирки 1
2.  Поместите пробирку открытым концом вверх в горячую воду для прогревания воздуха в пробирке не менее 2 – 3 минут. В этом

случае объем воздуха 1 равен объему стеклянной трубки, а

температура – температуре горячей воды t1 Это – первое

состояние . Измерьте температуру горячей воды t1

3.  Чтобы при переходе воздуха во второе состояние его количество

не изменилось, открытый конец стеклянной трубки, находящейся

в горячей воде, замажьте пластилином. После этого трубку выньте

из сосуда с горячей водой и замазанный конец быстро опустите в

стакан с водой комнатной температуры, а затем прямо под водой

снимите пластилин. По мере охлаждения воздуха в трубке вода в

ней будет подниматься.

4.  Оставьте пробирку открытым концом вниз в холодной воде

несколько минут. Измерьте температуру холодной воды t2.

Наблюдайте подъём воды в пробирке.

5.  После прекращения подъема воды в трубке объем воздуха в ней

станет равным V2 < V1 Для того чтобы давление воздуха в трубке

осталось тем же, что и в первом состоянии, т.е. равным

атмосферному, необходимо погрузить трубку на такую глубину,

чтобы уровни воды в трубке и в стакане стали одинаковыми. Это

будет второе состояние воздуха в трубке при температуре

окружающего воздуха T2, т.е. выполняется условие изобарного

процесса Р=const. Измерьте высоту воздуха в пробирке 2

6.  Переведите температуру из шкалы Цельсия в абсолютную шкалу:

Т = t + 273

7.  Вычислите отношения L1 / L2 и T1 / T2 ,
8.  Результаты занесите в таблицу:

Сделайте вывод: сравните L1 / L2 и T1 / T2

А) определение постоянного параметра;

Б) формула закона, название закона;

В)Связь, между величинами, которую выражает данный закон.

Г) результаты

3 группа. III. Изохорный процесс (Закон Шарля)

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называют изохорным (греч. сл. «хорема» - вместимость).

Историческая справка: этот газовый закон был установлен в 1787 г французским физиком Ж. Шарлем и носит название закона Шарля.

 = const, V = const

Карточка с объяснением работы.

 ИЗУЧЕНИЕ  ИЗОХОРНОГО  ПРОЦЕССА  В  ГАЗЕ

Цель работы: экспериментально проверить закон Шарля путем сравнения параметров газа в двух термодинамических состояниях.

Оборудование:  лабораторный набор «Точки роста»(датчик давления и датчик температуры) , шприц с подвижным поршнем, стакан с горячей водой.

Теоретическое обоснование

Закон Шарля p1/T1 = p2/T2 определяет взаимосвязь давления и объема газа данной массы при постоянном объеме (V = const). Чтобы убедится в справедливости закона Шарля необходимо знать термодинамические параметры в двух состояниях газа. Атмосферное давление p0 при температуре Т2 и p при температуре окружающей среды Т1.

1. Измерьте температуру в классе. t1
2. Измерьте атмосферное давление с помощью датчика давления р1
3. Опустите в стакан с горячей водой шприц, не меняя положение поршня и температурный щуп.
4. Измерьте температуру t2  и  давления воздуха датчиком давления р2
5.  Сравните отношение давления к температуре, полученное в первом опыте, с аналогичным отношением, полученным во втором опыте, и сделайте вывод о полученном результате.
6. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу, помещенную в тетрадь для лабораторных работ.

Сделайте вывод: сравните отношения p1/T1  и p2/T2

А) определение постоянного параметра;

Б) формула закона, название закона;

В)Связь, между величинами, которую выражает данный закон.

Г) результаты

Объяснение опытов:  когда ведущий берет мягкую бутылку в руки, он ее сдавливает. Это приводит к увеличению давления внутри бутылки и уменьшения объема пузырька воздуха в пипетке, т.е. по закону Бойля-Мариотта увеличение давления на газ(воздух в пипетке) приводит к уменьшению объема этого воздуха (сжатию). При этом уменьшается сила Архимеда и пипетка тонет. Меняя нажим на бутылку, ведущий имеет возможность изменять эту силу и управлять глубиной погружения пипетки. Для этого принципиально важно, чтобы бутылка была герметично закрыта.

Объяснение:  при нагревании воздух в банке расширился, и его часть вышла из банки. При охлаждении воздух в банке сжимается, и шарик заполняет пустое место в банке под действием атмосферного давления, которое на протяжении всего опыта не менялось – закон Гей- Люссака.

Объяснение:  Во время нагревания вода расширяется, превращаясь в газ – пар. Когда мы закрыли банку крышкой, воздух внутри остался под таким же давлением, как окружающая атмосфера. Охлаждая ёмкость извне, мы заставили пар превращаться обратно в воду. Его давление понизилось, позволяя большему давлению воздуха внешней атмосферы раздавить банку.

3. Закрепление материала. (решение графических задач)

изобразите гррафик Р(Т)

4. Рефлексия

Благодарю…".

В конце урока учитель предлагает каждому ученику выбрать только одного из ребят, кому хочется сказать спасибо за сотрудничество и пояснить, в чем именно это сотрудничество проявилось. Учителя из числа выбираемых следует исключить. Благодарственное слово педагога является завершающим. При этом он выбирает тех, кому досталось наименьшее количество комплиментов, стараясь найти убедительные слова признательности и этому участнику событий.