Конспект урока по теме «Изопроцессы» с применением интерактивных моделей.
Тема занятия - "Изопроцессы" Используемая образовательная система (методика, технология): личностно-ориентированное обучение, информационно-коммуникационные технологии и использование интерактивного курса "Открытая физика" под редакцией профессора МФТИ С. М. Козела.
Используемый учебник- Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под редакцией В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой.-17-е изд., переработанное и дополн.-М.: Просвещение, 2008.-366с.
Тема: Изопроцессы. Цели урока: Образовательные: выяснение условий выполнения изопроцессов; выяснение теоретической зависимости между двумя термодинамическими параметрами при неизменном третьем; практическое доказательство полученного закона. Воспитательные: Умение планировать и анализировать свою деятельность, воспитание бережного отношения к техническим средствам обучения и мебели кабинета, организованности на уроке, формирование умения рационального использования своего времени.
Развивающие: • развивать логическое мышление • развивать познавательный интерес; • развивать умения проведения компьютерного эксперимента; • продолжить работу над развитием интеллектуальных умений: выделение главного, анализ, умение делать выводы.
Оборудование и материалы: мультимедиа - проектор, экран, доска, мел, раздаточный материал ( листы с условиями задач, решаемых на уроке, с компьютерной лабораторной работой, с инструкцией по выполнению компьютерной лабораторной работы, карта-практикум для ознакомления с компьютерной моделью) Задачи урока: 1. Выяснить: Что называется изопроцессом; Какие изопроцессы возможны. 2. Дать определение и вывести математические выражения для каждого изопроцесса. 3. Виртуальное подтверждение полученного закона. 4. Научиться применять газовые законы при решении задач. Тип урока - изучение нового материала.
План урока. № п/п Этапы урока Время Мин. Приемы и методы
1 Организационный момент. 1мин Сообщение темы урока. 2 Постановка задач урока. 2 мин 1. В ходе фронтальной беседы учащиеся самостоятельно формулируют задачи уроков. 2. Обобщение сказанного.(один ученик зачитывает текст слайда выведенного на большой экран). 3 Составление плана урока 1 мин 1. В соответствии с задачами учащиеся составляют план урока.(фронтальная беседа). 2. Обобщение сказанного.(один ученик зачитывает текст слайда выведенного на большой экран). 4 Подготовка к восприятию нового материала 3 мин Фронтальная беседа по вопросам прошлого урока. 5 Изучение нового материала 6 мин 1. учитель сообщает, что называется изопроцессом. 2. Фронтальная беседа с классом в процессе, которой учащиеся самостоятельно выясняют: какие изопроцессы возможны, выводят математическое выражение для изотермического процесса и выясняют коков график данного процесса. (в ходе беседы ведутся записи на доске и параллельно показываются слайды демонстрации). 6 Знакомство с компьютерной моделью «Изотермический процесс» 5 мин 1. Объяснение учителя как работать с данной моделью. ( на большом экране с помощью мультимедиа – проектора). 2. Используя карту-практикум и ПК учащиеся самостоятельно изучают модель. 7 Виртуальное подтверждение законов «Бойля-Мариотта» 9 мин 1. Учащиеся формулируют цель компьютерного эксперимента. (после того как учащиеся сформулировали цель, она проецируется на экране) 2. Вырабатывают инструкцию, по которой будет проводиться эксперимент. (выработанная инструкция проецируется на экране и для удобства раздается в распечатанном виде) 3. Выполняют сам эксперимент. (полученные результаты озвучиваются и формулируется вывод эксперимента). 8 Решение расчетной задачи на закон Бойля-Мариотта, с последующей экспериментальной проверкой с помощью компьютерной модели «Изотермический процесс». 7 мин 1. Один ученик решает задачу у доски. (выводится только формула, расчеты учащиеся производят самостоятельно) 2. Самостоятельно проводят компьютерный эксперимент для проверки правильности полученного ответа задачи.
9 Подведение итогов урока 2 мин 1. В ходе фронтальной беседы учащиеся сообщают, что они узнали нового и какие практические задания выполняли. 2. Обобщение сказанного.(один ученик зачитывает текст слайда выведенного на большой экран). 3. Выставление оценок. 10 Домашнее задание. 2 мин 1. Запись домашнего задания. 2. Определить учащегося, который будет готовить сообщение на следующий урок. 3. (тема сообщения и Д/З для всех учащихся проецируется на большом экране).
Ход урока.
Организационный момент Учитель: На протяжении нескольких последних уроков мы с вами изучаем основные положения и закономерности «Молекулярно-кинетической теории идеального газа». Сегодня мы приступаем к изучению заключительной темы данной главы Сл. №1 И так открываем тетради, записываем число и тему ,ближайших 2х уроков: «Изопроцессы». Сл. №2 Постановка задач урока. Учитель: Но прежде чем приступить к изучению нового материала я предлагаю сформулировать задачи урока. В ходе фронтальной беседы учащиеся формулируют задачи 2-х уроков, после того как задачи сформулированы один ученик обобщает сказанное, зачитывая текст слайда проецируемого на большой экран. Задачи: 5. Выяснить: Что называется изопроцессом; Какие изопроцессы возможны. 6. Дать определение и вывести математические выражения для каждого изопроцесса. 7. Проверить экспериментально правильность полученного закона. 4. Научиться применять газовые законы при решении задач.
Сл. №3 Составление плана урока Учитель: Решением данных задач мы будем заниматься несколько уроков. А сегодня мы изучим только 1 изипроцесс. В ходе фронтальной беседы в соответствии с задачами учащиеся составляют план урока. Обобщая сказанное, один ученик зачитывает текст 4-го слайда презентации.
План урока. 1. Актуализация теоретического материала. 2. Дать определение изопроцесса. 3. Выяснить какие изопроцессы возможны. 4. Проверить экспериментально правильность полученного закона. 5. Подведение итогов. 6. Домашнее задание. Сл. №4 Подготовка к восприятию нового материала Учитель: На прошлом уроке мы с вами вывели уравнение состояния идеального газа связывающее между собой три макроскопических параметра данной массы газа. Фронтальная беседа по вопросам: 1. Как называется это уравнение? 2. Какие макроскопические параметры связывает данное уравнение? 3. Записать математическое выражение данного уравнения. 4. Какие макроскопические параметры следует знать для однозначного определения состояния идеального газа? (при ответе учащихся на данный вопрос макроскопические параметры идеального газа по парно в три колонки записываются на доске (p,V), (p, T), (VT), а подними записывается третий параметр, который определяется с помощью уравнения Клайпейрона - Менделеева). Изучение нового материала 1. Учитель сообщает, какие процессы называются изопроцессами. Учитель: Многие процессы изменения состояния газа в природе и в тепловых машинах происходят так, что один из трех макроскопических параметров (объем, давление или температура) остается (или специально поддерживается) постоянным. Два других параметра при этом изменяется. Такие процессы называются изопроцессами. Ученик зачитывает текст слайда презентации. Изопроцесс - процесс, при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы газа остается постоянным. Сл. №5 2. Учащимся предлагается выяснить какие изопроцессы возможны. Используя записи на доске и материал слайда учащиеся самостоятельно называют какие изопроцессы возможны. ( процессы протекающие при: постоянной температуре (Т); постоянном объеме (V); постоянном давлении (Р). (на доске учителем ведется запись в каждой колонке T-const, V-const, P – const) 3. Учитель сообщает, какой изопроцесс называется изотермическим.
4. Ученик зачитывает определение изотермического процесса. Изотермический процесс – процесс изменения состояния определенной массы газа при постоянной температуре. Сл. №6 5. Учащимся предлагается, используя: уравнение Клайперона – Менделеева, определение изотермического процесса и записи на доске вывести, как связаны между собой P и V 6. После того как учащиеся выясняют, что при изотермическом процессе P*V= const . Перед ними ставится вопрос Что это значит? В ходе ответа на данный вопрос учащиеся выводят математическое выражение для изотермического процесса. Учитель сообщает, что данное выражение назвали законом Бойля – Мариотта. P1*V1 = P2*V2 закон Бойля – Мариотта 7. Ученик зачитывает текст слайда, где дается определение данного закона.
Сл. №7 8. Затем учащимся предлагается, используя равенство P*V= const ответить на вопрос. В какой зависимости находятся P и V? После того как учащиеся сообщают, что данные величины находятся в обратно пропорциональной зависимости, перед ними ставится вопрос.(P=const/V) Что это значит? (это значит при уменьшении объема, давление газа увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается). Сл. №8(1) Далее учащимся предлагается ответить на вопрос. Что является графиком такой обратно пропорциональной зависимости? (гипербола). После ответа учащихся на экране выводится иллюстрация данного графика. Затем учитель сообщает, что график для данного процесса называется ИЗОТЕРМА. (на экране выводится текст определения изотермы и один из учащихся его зачитывает) Сл. №8(2)
Сл. №8(3) Знакомство с компьютерной моделью «Изотермический процесс» 1. Объяснение учителя. Учитель: Наглядно изотермический процесс можно увидеть с помощью компьютерной модели «Изотермический процесс». (объясняется, как работать с данной моделью процесс объяснения проецируется на большой экран). 2.Самостоятельная работа учащихся на ПК с целью ознакомления с моделью. (Все садимся за компьютеры и используя карту - практикум в течении 5 минут знакомимся с данной моделью). Приложение№1
Виртуальное подтверждение законов «Бойля-Мариотта» Учитель: А теперь я вам предлагаю с помощью компьютерной модели экспериментально проверить правильность закона Бойля – Мариотта. Но прежде нам нужно: сформулировать цель нашего эксперимента; выработать инструкцию, по которой будет проводиться компьютерный эксперимент; определиться в каком виде будут оформляться значения величин полученные в ходе эксперимента. 1. Формулируется цель компьютерного экспериментя. После того как учащиеся сформулировали цель, она проецируется на экране. 2.Затем учащиеся составляют инструкцию по выполнению компьютерного эксперимента. Ученики сами моделируют эксперимент, определяют какие физические величины необходимо измерить во время эксперимента, для решения поставленной задачи, полученные результаты заносят в таблицу, а после расчета проводят анализ полученных результатов.
Выработанная инструкция проецируется на экране и для удобства раздается в распечатанном виде.(Приложение№2) 1. Проводится компьютерный эксперимент. (компьютерная лабораторная работа оформляется на отдельных листах, которые печатаются заранее)Приложение№3. 2. Обсуждаются результаты эксперимента. Учащиеся формулируют вывод.
Сл. №9(1)
Сл. №9(2) Решение расчетной задачи на закон Бойля-Мариотта, с последующей экспериментальной проверкой с помощью компьютерной модели «Изотермический процесс». Учащимся заранее раздаются карточки с текстами задач, которые сначала решаются в тетради и на доске, а затем правильность полученного ответа проверяется с помощью компьютерной модели. (Приложение№4)
Подведение итогов урока Учитель: И так давайте подведем итог нашей работы. Что мы узнали сегодня на уроке? В ходе фронтальной беседы учащиеся сообщают, какая работа была проделана, что они узнали нового, а затем удин ученик обобщает сказанное зачитывая текст слайда: Что такое изопроцесс. (процесс при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы газа остается постоянным); Процесс изменения состоянии определенной массы газа при постоянной температуре называется ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ. Графиком данного процесса является парабола и называется ИЗОТЕРМОЙ. А математическое выражение называется законом Бойля - Мариотта
Сл. №10 Д/З 1.§53 до закона Гей – Люссака. Построить изотерму в осях р, Т; V, T. 2. Найти материал и подготовить сообщение по вопросу «Почему изотермический процесс назвали законом Бойля – Мариотта. (материал можно найти в Интернете) Сл. №11
Приложение №1
Карта – практикум.
1. Запустить учебный компьютерный комплекс "Открытая физика"
2. Двойным кликом запустить модель «Изотермический процесс». 3. Нажать кнопку «старт» и наблюдать за автоматическим выполнением изотермическим процессом. 4. Нажать кнопку «старт» и ч/з 1 секунду нажать кнопку на панели инструментов «остановить все», а затем, нажимая кнопку «выполнять по шагам» наблюдать пошаговое выполнение процесса. 5. Нажав кнопку «продолжить все» запустить автоматический режим выполнения процесса. 6. нажать кнопку «старт» через 1 секунду кнопку «выбор» установите температуру 350К, а затем запустите автоматический режим выполнения процесса кнопкой «старт».
Приложение №2
Инструкция
1. Используя кнопку выбор установить температуру эксперимента. 2. Записать значения давления и объема p1 и V1 в начале процесса. 3. Запустить компьютерную модель с данными параметрами. 4. Через 2 секунды нажать кнопку стоп и записать значения давления p2 и объема V2 в конце процесса. 5. Вычислить p1 *V1 и p2 *V2. 6. Найти их разность. Если разность равна 0 - это доказывает справедливость закона Б-М.
Приложение 3.
Фамилия имя: ____________________________________________
1. При сжатии газа при постоянной температуре Т= 250 К его объем уменьшился с 40л до 30 л, а давление повысилось на 17кПа. Найти первоначальное давление газа. (реализуйте это состояние в компьютерном виде)
2. При расширении объем газа увеличился 15 л до 25 л, давление газа при этом изменилось на 65 кПа. Найти давление в начале и в конце изотермического процесса при температуре 270С. (правильность решения проверить при помощи компьютерной модели)
3. В результате изотермического сжатия давление газа изменилось с 84кПа до 147 кПа. Найти конечный объем газа если первоначальный 35 л. (правильность решения проверить при помощи компьютерной модели)