Газовые законы. Решение задач графическим способом

(интегрированный урок физики и математики)

Лучше всего продвигается естественное исследование, когда физическое завершается в математическом.

Ф. Бэкон

Цели:

• Формирование знаний графического способа решения задач на газовые законы и умений применять их;

• Развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить;

• Воспитывать ответственное отношение к учебному труду, активизировать познавательный интерес учащихся.

Оборудование: мультимедийный проектор, экран, комплекты заданий для самостоятельной работы, карточки для проверки правильности выполнения этой работы, плакаты с графиками изопроцессов.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Повторение теоретического материала по изученной теме.

3. Самостоятельная работа и самопроверка.

4. Способы решения физических задач. Графический способ.

5. Объяснение нового материала.

6. Закрепление.

7. Самостоятельная работа и самопроверка.

8. Постановка домашнего задания.

9. Итоги урока.

Повторение теоретического материала по изученной теме

(учитель физики)

№

Вопрос

Предполагаемый ответ

1

Как называют процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров?

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.

2

Какими тремя макроскопическими параметрами характеризуется состояние данной массы газа?

Это давление, объём и температура.

3

Какой процесс называют изотермическим?

Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.

4

Какой процесс называют изобарным?

Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном давлении называют изобарным.

5

Какой процесс называют изохорным?

Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном объеме называют изохорным.

6

Как называют количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра?

Такие количественные зависимости называют газовыми законами.

7

Сформулируйте закон Бойля-Мариотта.

Для газа данной массы произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется.

8

Сформулируйте закон Шарля.

Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем не меняется.

9

Сформулируйте закон Гей-Люссака.

Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

Самостоятельная работа и самопроверка (учитель физики)

(Самостоятельная работа выполняется под копирку: первый листок сдается учителю, второй остается у учащихся для самопроверки).

1 вариант

2 вариант

1. Для газа данной массы произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется. Это закон:

1. Шарля,

2. Гей-Люссака,

3. Бойля-Мариотта.

1. Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется. Это закон:

1. Шарля,

2. Гей-Люссака,

3. Бойля-Мариотта.

2. Какой из приведенных ниже графиков соответствует изобарному расширению?

2. Какой из приведенных ниже графиков соответствует процессу изотермического расширения?

3. Какие три процесса представлены на диаграммах рисунка?

1. Изохорный, изотермический, изобарный.

2. Изобарный, изохорный, изотермический.

3. Изохорный, изобарный, изотермический.

3. Какие три процесса представлены на диаграммах рисунка?

1. Изохорный, изотермический, изобарный,

2. Изотермический, изобарный, изохорный,

3. Изобарный, изотермический, изохорный.

4. Какое значение температуры по шкале Кельвина соответствует температуре 100⁰С?

1. 273. К,

2. 373. К,

3. 473К.

4. Универсальная газовая постоянная равна:

1. 8,31 Дж/моль.*К

2. 1,38*10^-23Дж./ К

3. 6.02*10²³моль^-1.

5. В сосуде объемом 8,3м³ находится 0,04 кг гелия при температуре 127⁰С. Определить его давление.

1. 4*10³ Па,

2. 8*10³ Па,

3. 16*10³ Па.

5. Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 м³ под давлением 830 Па при температуре 17 ⁰С.

1. 1,38*10 ^-4кг,

2. 1,38*10 ^-3кг,

3. 1,38*10^-2кг.

Способы решения физических задач

(учитель математики)

• Логический

• Экспериментальный

• Математический:

  • Арифметический

  • Алгебраический

  • Геометрический

  • Графический

Графические задачи - такие задачи, в которых ответ на поставленный вопрос не может быть получен без графика.

Задание учащимся:

Изобразить на доске графики изопроцессов (рис. 5,6,7)

№

Вопросы к рисунку 5

Предполагаемый ответ

1

Какая зависимость между давлением и объемом следует из уравнения Менделеева-Клапейрона?

2

Если процесс изотермический, то какой параметр не изменяется?

Т - температура

3

При изотермическом процессе

Почему?

Правая часть представляет собой частное постоянных величин (масса газа и его молярная масса не изменяются, температура постоянна и R=const).

4

Значит зависимость между давлением и объемом …

Обратная пропорциональность, т.к. p=b/V

5

Что является графиком обратной пропорциональности?

Гипербола, а в физике эта кривая называется изотермой.

6

Как называется постоянная b?

Коэффициентом обратной пропорциональности.

7

Что показывает коэффициент обратной пропорциональности?

Расположение ветвей гиперболы к осям координат; чем больше коэффициент обратной пропорциональности, тем дальше расположены ветви кривой к осям абсцисс и ординат.

8

Почему изотерма располагается в первой координатной четверти?

Давление и объем не могут принимать отрицательные значения.

№

Вопросы к рисунку 6

Предполагаемый ответ

1

Какая зависимость между давлением и температурой следует из уравнения Менделеева-Клапейрона?

2

Какой параметр не изменяется при изохорном процессе?

V - объем

3

При изохорном процессе

Почему?

Правая часть представляет собой частное постоянных величин.

4

Значит зависимость между давлением и температурой …

Прямая пропорциональность, т.к. p=aT.

5

Что является графиком прямой пропорциональности?

Прямая, проходящая через начало координат. В физике эта прямая называется изохорой.

6

Почему часть изохоры на графике изображается пунктирной линией?

Реальные газы при низких температурах переходят в жидкое, и даже твердое состояние. Поэтому, линии графиков в области очень низких температур, проводят пунктирной линией, которая справедлива только для идеального газа.

7

Как называется постоянная а?

Угловым коэффициентом.

№

Вопросы к рисунку 7

Предполагаемый ответ

1

Какая зависимость между объемом и температурой следует из уравнения Менделеева-Клапейрона?

2

Какой параметр не изменяется при изобарном процессе?

P - давление.

3

При изобарном процессе.

Почему?

Правая часть представляет собой частное постоянных величин.

4

Значит зависимость между объемом и температурой …

Прямая пропорциональность, т.к. V=cT.

5

Что является графиком изобарного процесса?

Прямая, проходящая через начало координат. В физике эта прямая называется изобарой.

6

Как называется постоянная с?

Угловым коэффициентом.

7

Что показывает угловой коэффициент?

Угол наклона прямой с осью абсцисс.

8

Почему часть изобары на графике изображается пунктирной линией?

Объем идеального газа при температуре 0 К не может быть равен 0, поскольку в модели газа молекулы наделяются массой и, следовательно, объемом.

Объяснение нового материала (учитель математики).

Учитель дополняет графики, соответствующие другим значениям параметров (рис 14,16,18)

Вопрос:

1. По рис. 14 определим, у какого изотермического процесса температура выше, у какого - ниже? См. рис. 15.
   

2. По рис. 16 определим, у какого изохорного процесса объем больше, у какого - меньше?
   См. рис. 17.
   

3. По рис. 18 определим, у какого изобарного процесса давление больше, у какого - меньше?
   См. рис. 19.
   

Закрепление. Устное решение задач мультимедийный проектор.

(учитель математики)

Объяснение нового материала

(учитель физики).

Вспомним, как изображаются на диаграммах изотерма, изобара и изохора в координатах PV, PT, VT. См. рис. 21.

Как изобразить циклический процесс 1 > 2> 3 на диаграмме PV. См. рис. 22.(объясняет учитель).

В координатах VT ученики строят данный процесс самостоятельно (один из учащихся - на закрытой доске). См. рис. 23.

В заключении учащимся предлагается выполнить самостоятельную работу с самопроверкой.

Самостоятельная работа и самопроверка.

Постановка домашнего задания.

Сборник задач (составитель Г.Н. Степанова) № 625, № 629.

Итоги урока.

В заключение урока учитель просит учащихся оценить, насколько он был успешен.

Раздаются карточки, в которых предлагается поставить галочку около выбранного утверждения.

Мне все понравилось __________

Мне ничего не понятно _________

Мне было интересно __________

Мне было скучно __________

Мне было легко __________

Мне было трудно __________

Я узнал много нового__________

Я не узнал ничего нового__________