Методическая разработка урока по теме: Уравнение состояния идеального газа


Государственное областное бюджетное
профессиональное образовательное учреждение
ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
Методическая разработка
открытого учебного занятия
по дисциплине «ФИЗИКА»
на тему:
«Уравнение состояния идеального газа»
Преподаватель: Саранцева Маргарита Юрьевна
Липецк, 2015 г.
Технологическая карта урока
Преподаватель
Саранцева Маргарита Юрьевна
Специальность Наладчик контрольно-измерительных приборов и автоматики
Время проведения
урочное
Регламент проведения
45 минут
Участники занятия
студенты I курса
Тема раздела рабочей программы
Молекулярная физика и термодинамика
Тема занятия
Уравнение состояния идеального газа
Тип занятия
урок изучения нового материала
Технология обучения Объяснительно-иллюстративная, частично-поисковая, репродуктивная
Цели урока учебного занятия:
Образовательные: показать математическую зависимость между тремя макроскопическими параметрами p,V, T; научить применять физические законы при решении практических задач.
Развивающие: формировать умение выделять главное, обобщать и связывать имеющиеся знания со знаниями из других областей; формировать умение наблюдать и анализировать явления, кратко и лаконично отвечать на вопросы; осуществить межпредметные связи с математикой при выводе уравнения Менделеева - Клапейрона, развить навыки самообразования.Воспитательные: дать возможность почувствовать свой потенциал каждому студенту, чтобы показать значимость полученных знаний; побудить к активной работе мысли; развивать кругозор обучающихся и патриотические чувства гордости за свою страну, которая играла и играет в прогрессе человечества большую роль.
Методические: применение современных технологий, методов и средств обучения при проведении открытого занятия, активизация процесса обучения за счёт создания необходимых условий эффективной познавательной деятельности студентов, обеспечения творческого уровня освоения содержания учебного материала и способов действий.
Учебное занятие строится на следующих принципах:
- общедидактических:
доступность и наглядность в обучении;
сознательность и активность в обучении;
оптимальное сочетание различных методов, форм и средств обучения;
прочность и действенность результатов обучения;
- принципах обучения, демонстрирующих специфику профессионального образования:
соответствие содержания обучения требованиям освоения умений и навыков учебной дисциплины;
связь теории и практики в обучении;
самостоятельность студентов в процессе обучения.
В учебном занятии используются следующие методы обучения и воспитания:
словесные;
наглядно-демонстрационные (интерактивные);
практические;
самостоятельная работа студентов.
Планируемые результаты:
Предметные:
знать вывод физического закона;
решать задачи на уравнение состояния идеального газа.
Метапредметные:
уметь слушать собеседника и вести диалог; уметь признавать возможность различных точек зрения;
использовать различные способы поиска, сбора, обработки, анализа и интерпретации информации в соответствии с задачами урока;
уметь излагать свое мнение и аргументировать свою точку зрения;
активно использовать информационных средств и ИКТ для решения коммуникативных и познавательных задач.
Личностные:
развивать навыки сотрудничества с преподавателем и сверстниками в различных ситуациях; умения не создавать конфликтов и находить выход из спорных ситуаций;
формировать уважительное отношение к чужому мнению;
осуществлять самоконтроль, взаимоконтроль
оценивать свои достижения на уроке.
В учебном занятии применяются следующие методы контроля и проверки общих компетенций студентов:
контроль студентов по ходу изучения теоретического материала;
наблюдение за активностью студентов в решении проблемы и обсуждении полученных результатов;
оценка творческой инициативы и компетентности студентов при выполнении поставленной задачи.
Обеспечение учебного занятия:
Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик, Физика 10 класс, компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация к уроку
Ход урока:
Этапы урока Содержание учебного материала.
Деятельность
преподавателя
Деятельность
студентов
Организационный Приветствует обучающихся. Проверяет их готовность к занятию. Приветствуют преподавателя.
Проверяют готовность к уроку (наличие тетради, учебника, задачника, технических средств).
Актуализация ранее усвоенных знаний
Сегодня на уроке мы с вами разработаем план выполнения необычной, но интересной экспериментальной задачи, решением которой вы займетесь дома. Давайте подумаем, как можно определить массу воздуха в некотором помещении, например в кабинете физики или в вашей комнате дома. При решении задачи можно пользоваться оборудованием: термометром, линейкой, барометром и конечно же вашими знаниями по физике и вашими рассуждениями. Как мы можем применить данные приборы и какие величины можно с их помощью определить?
А как установить зависимость между давлением, объемом и температурой и массой газа? 
И это будет целью нашего урока: вывести физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами - p, V, T и массой газа; научиться использовать закон при решении задач.Что такое идеальный газ?
Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным?
Что называется концентрацией? Запишите и объясните физический смысл основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
Какие параметры, характеризующие газ и процессы, проходящие в нем, называются микроскопическими параметрами (микропараметрами)?
Какие параметры, характеризующие газ, и процессы, проходящие в нем, называются макроскопическими параметрами (макропараметрами)?Назовите макропараметры, характеризующие газ?
Температуру, объем, давление и некоторые другие параметры принято называть параметрами состояния газа. Выведем уравнение, устанавливающее зависимость между этими параметрами. Термометром можно измерить температуру, линейкой измерить размеры комнаты и вычислить объем, барометром измерить атмосферное давление.
Состояние идеального газа и процессы, проходящие в нем, будут определяться количеством частиц (молекул), из которых состоит газ, и их параметрами, такими как масса, диаметр, скорость, энергия и пр. Такие параметры называются микроскопическими или микропараметрами. 
Параметры, характеризующие свойства газа как целого называются макроскопическими или макропараметрами. p – давление, V – объем, T – температура.
Изучение нового материала Как зависит давление газа от концентрации его молекул и температуры?
Получим теперь с помощью данного равенства   новое уравнение. Если известно полное число частиц газа N, занимающего объем V, то число частиц в единице объемаn=N/V,С учетом этого выражение (1) приводится к виду P=NkT/V
pV=NkTpV/T=Nk (2)Если N=const, то  pV/T= constp1V1/T1=p2V2/T2= constТак как, Nk=const.
 Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к данной температуре есть величина постоянная.Выведенное нами уравнение связывает давление, объем и температуру, которые определяют состояние идеального газа, называется уравнением состояния идеального газа (уравнение Клапейрона).
Историческая справка (сообщение студента о жизни Клапейрона )
Рассмотрим случай для произвольной массы газа (2) pV/T=kT  N=m·NA/M-1080135-8014970pV= mkNAT/Mгде NA = 6,02·1023 моль-1 - число Авогадро, k=1,38·10-23 Дж/К - постоянная БольцманаR=kN A = 8,31Дж/( моль·К) – универсальная газовая постоянная.pV=(m/M) R Tуравнение Менделеева – Клапейрона - уравнение состояния идеального газа, связывающее три макроскопических параметра (давление, объем и температуру) газа данной массы.  Историческая справка. (сообщение студента о жизни Менделеева)
Итак, мы получили уравнение состояния идеального газа для произвольной массы газа. Можем ли мы теперь используя полученное уравнение решить экспериментальную задачу, условие которой вы услышали в начале урока? Что для этого надо сделать?
Решение этой задачи вы выполните дома для одной из комнат. Отчет о проделанной работе оформите на двойном листе бумаги и принесите на следующий урок. Мы оценим полученные результаты и вы получите за эту работу оценки. p=nkT (1)
Надо измерить давление и температуру воздуха в комнате, объем комнаты и из уравнения состояния выразить и вычислить массу воздуха в комнате.
Закрепление изученного Каковы нормальные условия для идеального газа?
Какие величины макропараметры характеризуют состояние газа? Чему равна универсальная газовая постоянная в СИ?
Задача № 1.Чему равен объем одного моля газа при нормальных условиях?Даны нормальные условия: атмосферное давление p0=1,013·105 Па, температура t=00С, или Т0=273,15К, количество вещества ν=1 моль.Найти : Vo _?Решение: pV=m/M R T уравнение Менделеева – Клапейрона, зная, что ν = m/M.Получим pV= ν R T. Подставим данные и вычислим: Vо = (1·8,31·273,15)/101300=0,0224 м3 = 22,4 лОтвет: Vо = 22,4 л объем одного моля идеального газа любого химического состава при нормальных условиях.
С Р «Уравнение состояния идеального газа» С Р «Уравнение состояния идеального газа»
ВАРИАНТ №1
1. Как изменится давление идеального газа при увеличении температуры и объема газа в 4 раза?
А. Увеличится в 4 раза
Б. Уменьшится в 4 раза
В. Не изменится
2. В баллоне 0,1м3 находится 2г кислорода О2 при температуре 470С. Каково давление газа в баллоне? ВАРИАНТ №2
1. Как изменится давление идеального газа при уменьшении температуры и объема газа в 2 раза?
А. Увеличится в 2 раза
Б. Не изменится
В. Уменьшится в 2 раза
2. Найдите объем водорода Н2 массой 1кг при температуре 270С и давлении 100кПа.
С Р «Уравнение состояния идеального газа» С Р «Уравнение состояния идеального газа»
ВАРИАНТ №3
1. Как изменится давление идеального газа при увеличении температуры и объема газа в 3 раза?
А. Увеличится в 3 раза
Б. Уменьшится в 3 раза
В. Не изменится
2. Какова температура кислорода О2 массой 1,6·10-2 кг, находящегося под давлением 106Па и занимающего объем 1,6·10-3м3? ВАРИАНТ №4
1. Как изменится давление идеального газа при уменьшении температуры и объема газа в 2,5 раза?
А. Не изменится
Б. Уменьшится в 2,5 раза
В. Увеличится в 2,5 раза
2. Сосуд емкостью 2·10-3м3 наполнен азотом N2 под давлением 2·105Па при температуре 270С. Определите массу азота в сосуде.

 
Нормальные условия для идеального газа: атмосферное давление p=1,013*105 Па, температура t=00С, или Т=273,15К:  Макропараметры p, V, T. R=NA k= 8,31Дж/ моль·К – универсальная газовая постоянная
Домашнее задание §58, №10 стр. 162. Итоги урока      Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях, например, как будет меняться давление газа, если увеличивать его объем при неизменной температуре, и т.д. Речь уже идет о газовых законах, которые активно работают в живой природе, широко применяются в медицине, технике и т. д.  
Но об этом поговорим на следующих уроках.  
Поставленной цели мы достигли: вывели физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами - p, V, T; и использовали его при решении задач.

Приложенные файлы

Добавить комментарий