Конспект урока по физике Газовые законы. Решение задач для обучающихся 10-х классов

Конспект урока по физике
10 класс
"Газовые законы.Решение задач"


Составила: Полежаева Л.В.
учитель физики ГБОУ СОШ №603
Фрунзенского района Санкт-Петербурга









Урок на тему «Газовые законы. Решение задач»
Цели:
1. Образовательные:
познакомить учащихся с газовыми законами;
обобщить и систематизировать знания учащихся о свойствах газов. Научить решать задачи.
2. Развивающие:
создать условия для развития умения сравнивать, анализировать, оценивать;
создать условия для развития познавательного интереса учащихся.
3. Воспитательные:
содействовать формированию чувства долга, озабоченности неудачами других, умения сопереживать, стремления к взаимопомощи, сотрудничеству, гуманного отношения к себе и другим людям;
содействовать формированию у учащихся осознавать собственную учебную деятельность, осуществлять самоконтроль
Средства: таблица «Газовые законы», методические карточки, листы с критериями оценивания работы на уроке.
Ход урока
Урок построен на основе системно - функционального подхода в обучении.
1 часть урока
Темы урока на доске нет, ее учащиеся сами должны сформулировать.
Тест: учитель просит учащихся выбрать мордашку, соответствующую их настроению в настоящий момент и нарисовать ее на полях своей тетради.



«Хорошее настроение» «Так себе» «Хуже не бывает»
Повторение: учитель предлагает вспомнить уравнение состояние идеального газа.
(Учащиеся записывают на доске: 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415)
Вопросы:
Какие величины связывает уравнение Менделеева? (Оно связывает между собой давление, объем и температуру данной массы газа при неизменном химическом составе).
Какие величины связывает уравнение Клапейрона? (Оно связывает между собой давление, объем и температуру газа, который может находиться в двух состояниях при неизменной массе газа).
Что можно определить с помощью уравнения Менделеева–Клапейрона? (Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, если известны две другие величины).
Задание: решить задачу относительно неизвестной величины (учащиеся решают задачи по вариантам, два учащихся решают задачи у доски).
Вариант 1. Какова температура 1,6·10-2 кг кислорода, находящегося под давлением 106 Па и занимающего объем 1,6·10-3 м3? Молярная масса кислорода 32·10-3 кг/моль.
Вариант 2: Определите давление воздуха в сосуде объемом 2·10-3 м3, если его масса 1,2 ·10-2 кг, температура 270С, а молярная масса 29·10-3 кг/моль.
1. Дано:
m=1,6·10-2кг
M(О2)=32·10-3кг/моль
P=106Па
V=1,6·10-3м3
Решение:
Из уравнения 13 EMBED Equation.3 1415находим температуру: 13 EMBED Equation.3 1415
T=32·10-3кг/моль·106Па·1,6·10-3м3/(1,6·10-2кг·8,31Дж/К·моль)= =386К

T-?
Ответ: Т=386К


2. Дано:
V=2·10-3м3
m=1,2·10-2кг
t=270С
M(воздуха)=29·10-3кг/моль
Решение:
Т= (t+273) K=27+273=300K
Из уравнения 13 EMBED Equation.3 1415находим давление 13 EMBED Equation.3 1415
P=1,2·10-2кг·8,31Дж/К·моль·300К/(29·10-3кг/моль·2·103м3)= =5,2·105Па

P-?
Ответ: Р = 5,2·105Па.


Проверка: учитель предлагает учащимся обменяться тетрадями и проверить решение задачи у соседа по парте, сверив с решением на доске. На полях тетради учащиеся ставят количество заработанных баллов.
Система оценивания: 0 баллов - решение неверно; 1 балл - половина решения верна;
2 балла - все решено верно.
Вопрос. Что еще можно определить с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона? (Как протекают процессы при неизменном значении одного из параметров).
Учитель предлагает учащимся сформулировать тему и цель урока: связь между величинами в физике называется законом, следовательно, тема урока «Газовые законы», а цель урока получить газовые законы из уравнения состояния идеального газа и научиться применять их для анализа изопроцессов.



2 часть урока. Знакомство с новым материалом
Учитель предлагает изучить процессы, в которых масса газа и один из трех параметров его состояния остаются неизменными. Такие процессы называют изопроцессами, а уравнения, их описывающие, газовыми законами.
Чтобы лучше запомнить название изопроцессов, составим схему:
----(терма, Т=const;
ИЗО----(бара, p=const;
----(хора, v=const.
Газовые законы учитель раскрывает на основе уравнения Клапейрона при условии, что масса газа и один из параметров T, P или V постоянен, придерживаясь при изложении структурно-логической схемы: постоянный параметр ( изопроцесс ( уравнение ( график ( эксперимент.
Для систематизации учебный материал представляется схематично в форме таблицы. Используя эту схему, учитель формулирует закон Бойля-Мариотта (по записям в левом столбике таблицы в направлении сверху вниз).
Затем учитель предлагает учащимся аналогичным образом сформулировать законы Гей-Люссака и Шарля, используя методические рекомендации. Один учащийся заполняет таблицу на доске. После окончания работы учащиеся обмениваются тетрадями и проверяют правильность заполнения таблицы у соседа, сверив с записями на доске. Учащиеся проставляют заработанные баллы на полях тетрадей в соответствии с заданными критериями оценивания.


Уравнение Клапейрона (m=const): 13 EMBED Equation.3 1415
Название изопроцесса
T=const, изотермический
P=const, изобарный
V=const, изохорный

Газовый закон
(название; формула)
P1V1=P2V2
PV=const (P~1/V)
Закон Бойля-Мариотта
V1T1=V2T2
13 EMBED Equation.3 1415(V~T)
Закон Гей-Люссака
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415(P~T)
Закон Шарля

Название график
Изотерма (гипербола)
Изобара (прямая)
Изохора (прямая)

График







Эксперимент
Медленное сжатие или расширение газа, чтобы Т не успела измениться.
При нагревании газа в цилиндре с подвижным поршнем происходит его изобарное расширение, если Рвнеш. =Ратмосф=const.
Р увеличивается при нагревании газа в баллоне электрической лампочки (V= const)


Перевернутый треугольник с величинами P, V, T поможет легко запомнить газовые законы.
Границы применимости газовых законов (учащиеся формулируют вместе с учителем):
m газов =const, т.е. масса не должна меняется с течением времени.
1. P

2. Т>>0К, т. е. температура должна быть далека от 0К (при низких температурах газы сжимаются).
3 этап урока. Закрепление
Учитель предлагает применить знания, которые учащиеся получили на уроке, для анализа изопроцессов.
Задание 1: провести анализ отдельных газовых процессов, представленных на диаграмме (точками указаны состояния; направления процессов на графике указаны стрелками).
Анализ процессов 1-2, 2-3 учащиеся выполняют с учителем.
Для этого используем алгоритм анализа газовых процессов:
1. Дать название процесса.
2. Дать название графика процесса.
3. Указать закон, которому подчиняются параметры идеального газа в данном процессе.
4. Описать изменения основных параметров газа P,V,T в ходе процесса.
Анализ
Участок 1-2: 13EMBED Excel.Chart.81415
1. Т.к. Т1>Т2, а Р22. Линия 1-2 изотерма.
3. Закон Бойля-Мариотта: Р ~1/V.
4. Т.к. Р2>Р1,т.е. давление уменьшается, то в соответствии с законом Бойля-Мариотта V увеличивается (V2>V1).
Участок 2-3:
1.Т.к. Т3>T2, т. е. Т увеличивается и Р3>P2, т. е. Р увеличивается, то из уравнения Шарля следует , что P~T при V=const, значит процесс 2-3 является изохорным нагреванием.
2. Линия 2-3 изохора.
3. Закон Шарля: P~T.
4. Т.к. Т3>T2, т. е. Т увеличивается, то в соответствии с законом Шарля давление газа увеличивается Р3>P2.
Для сильных учащихся можно дать задание: изобразить эти процессы в системе координат Р, V или V от Т.
Задание 2: провести анализ процессов, изображенных на диаграмме (учащиеся выполняют это задание по вариантам и двое работают у доски).
1 вариант: 1-2, 2-3; 2 вариант: 3-4, 4-1. 13EMBED Excel.Chart.81415
Участок 1-2:
1. Изотермическое сжатие, Т=const.
2. Линия 1-2 изотерма.
3. Закон Бойля-Мариотта: PV=const (Р ~1/V).
4. Т.к. V2P1).
Участок 2-3:
1. Изобарное нагревание, Р=const, Р2=Р3.
2. Линия 2-3 изобара.
3. Закон Гей-Люссака: V/T=const, V~T.
4. Т.к. Т3>Т2 , т.е. Т увеличивается, то V увеличивается(V3>V2).
Участок 3-4:
1. Изотермическое расширение, Т=const, Т3=Т4.
2. Линия 3-4 изотерма.
3. Закон Бойля-Мариотта: PV=const (P~1/V).
4. Т.к.V3P4).
Участок 4-1:
1. Изобарное охлаждение, Р=const, Р1=Р4.
2. Линия 4-1 изобара.
3. Закон Гей-Люссака: V/T=const, V~T.
4. Т.к. Т1 <Т4, т.е. Т уменьшается, то V уменьшается, т.е. (V1После завершения анализа учащиеся меняются работами и проверяют по тем же критериям оценивания. Сложив все заработанные баллы, учащиеся сами выставляют себе оценки за работу на уроке:
- от 5 до 6 баллов - «5»,
- от 3 до 4 баллов - «4»,
- от 1 до 2 баллов – «3»,
- от 0 до 1 балла - «2».
Итог урока
Учитель предлагает учащимся ответить на вопрос «Чем учащиеся занимались на сегодняшнем уроке?» (Получили уравнения, описывающие изопроцессы в газах, систематизировали знания о свойствах газов и научились их применять для анализа изопроцессов).
Тест: выбрать мордашку, соответствующую их настроению в настоящий момент и нарисовать ее на полях своей тетради. (Учитель просит желающих учащихся рассказать об изменении их настроения, о полученных оценках, о причине удачи или неуспеха на уроке).

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАПОЛНЕНИЮ ТАБЛИЦЫ «ДОМ»

Газовый закон связывает параметры двух состояний газа: начального и конечного. Рассмотрим процессы, протекающие при постоянной массе газа - процессы Клапейрона.
Если:
а) не изменяется температура газа, то процесс называется изотермическим, для него справедлив закон Бойля – Мариотта;
б) не изменяется давление, то процесс – изобарный, описывается законом Гей –Люссака;
в) не изменяется объём, то процесс называется изохорным, для него выполняется закон Шарля.
Рассмотрим процессы перехода газа из начального состояния в конечное, при которых значение одного из параметров не меняется, т.е. изопроцессы.
Используя формулу 13 EMBED Equation.3 1415, получите законы, описывающие изопроцессы.
1. Если температура газа не изменяется, то, умножив обе части уравнения на Т, получим закон Бойля – Мариотта. В этом законе зависимость между P и V обратная пропорциональность.
2. Если давление газа постоянно, то, разделив обе части уравнения на P, получим закон Гей-Люссака. В этом законе зависимость между V и T прямая пропорциональность.
3. Если объем газа не изменяется, то, разделив обе части уравнения на V, получим закон Шарля. В этом законе зависимость между P и V прямая пропорциональность.



13EMBED Equation.31415










13EMBED Excel.Chart.81415
13EMBED Excel.Chart.81415
13EMBED Excel.Chart.81415


Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native_-* #,##0_р_._-;\-* #,##0_р_._-;_-* "-"_р_._-;_-@_-О{,;
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·_-* #,##0.00_р_._-;\-* #,##0.00_р_._-;_-* "-"??_р_._-;_-@_-а14 20% - Акцент2
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·20% - Акцент4
·14

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·20% - Акцент6
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·40% - Акцент2
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·40% - Акцент4
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·40% - Акцент6
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·60% - Акцент2
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·60% - Акцент4
·

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·60% - Акцент6
·13"

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Акцент2
·13$

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Акцент4
·13&

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Акцент6
·