ЦЕЛЬ УРОКА:
ПЕРВАЯ ЧАСТЬ
1.Опытным путём осуществить зависимость между объёмом, давлением итемпературой данной массы газа, используя традиционное оборудование.
2. Аналитически проверить справедливость уравнения состояния идеального газа.
3. По результатам опыта построить график зависимости давления газа от температуры.
ВТОРАЯ ЧАСТЬ
С помощью лаборатории L – micro, персонального компьютера, измерительного блока, программы L – micro со сценариями экспериментов, приборов «Изотерма», датчиков объёма и абсолютного давления установит зависимость между двумя термодинамическими параметрами при неизменном третьем. Экспериментально проверить справедливость закона Бойля – Мариотта.
Произвести анализ полученных зависимостей, сравнивая их друг с другом и с теоретической.
Научиться проводить сложные и интересные опыты, автоматизировать
процесс сбора, обработки и преобразования физической информации.
ЗАДАЧИ УРОКА
Образовательные: выявить уровень усвоения формул законов и их применения.
Воспитательные: показать значение и применение компьютерной лаборатории L – micro что это новый этап в развитии натурного эксперимента в отличие от компьютерного моделирования.
Развития мышления: пробудить исследовательские способности, творческий поиск - физика открытая наука, но в ней имеется масса незавершенных и почти не начатых исследований.
СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ: компьютер, компьютерный измерительный блок, программа L -micro со сценарием эксперимента «Изотермический процесс», прибор «Изотерма» с встроенным датчиком объёма газа, датчик абсолютного давлениядавления, штатив с принадлежностями (лапки, муфты), мультимедийный проектор, сильфон 5 шт., манометр 5 шт., термометр.
ХОД УРОКА
Теория Состояние данной массы газа характеризуется тремя параметрами объёмом V, давлением P и термодинамической температурой T. Уравнение, определяющее эту связь, называют уравнением состояния. Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре называют изотермическим. В природе и технике изменение всех величин происходит одновременно, но при этом соблюдается
закономерность, выраженная состоянием газа: при m = const.
Для данной массы газа произведение объёма на давление, делённое на термодинамическую температуру - величина постоянная. Давление газа при неизменной температуре меняется обратно пропорционально его объёму. Кривая, выражающая эту связь является равносторонней гиперболой, асимптоты которой координатные оси; её уравнение , где c – постоянная. Закон сжатия газа был открыт в 1662 году Бойлем. Опытное исследование произвёл Мариотт в1676 году. Проверить эту зависимость экспериментально можно, используя прибор для изучения газовых законов.
Первая часть
Выполнение задания
Собрать установку по схеме, рисунок,1 слайд № 3
Определить цену деления шкалы манометра.
Рассчитать изменение давления воздуха, если его объём уменьшится на 0,8, 0,6, 0,4 и 0,2 условных единиц. Ответ проверить на опыте.
Записать в таблицу №1 значения давления воздуха в сильфоне в паскалях, объём в условных единицах, слайд № 4.
Вычислить постоянную C для каждого опыта.
Сравнить результаты измерений и сделать вывод.
Построить график зависимости давления от его объёма в координатных осях P,V, рисунок 2, слайд № 5.
Вторая часть
1. Собрать установку по схеме, рисунок 1,слайд №7, №8
2. Запустить программу L – micro “Молекулярная физика», раздел «Газовые законы» - эксперимент «Изотермический процесс». Выбирать сценарий. Медленно вращая рукоятку винта, сжать газ и перевести поршень в другое предельное положение. Кривые и цифровые индикаторы на экране компьютера показывают изменение давления и объёма газа.
3. Кнопка «Функция» выведет на экран компьютера аппроксимирующую кривую – гиперболу вместе с уравнением этой кривой рисунок 3, слайд № 9.
4. Кнопка «далее» переведёт к режиму обработки, перестроит те же самые полученные в эксперименте точки в координатах . Для изотермического процесса такая зависимость является линейною.
5. Кнопа «прямая» - на экране компьютера строится прямая линия и выводится её уравнение
Коэффициент является постоянной из уравнения для изотермы , рисунок 4, слайд №10.
6. Кнопка «далее» - на экране компьютера таблица данных эксперимента, рисунок 5, слайд №10.
7. Кнопка «архив» - сохранение полученных данных.
Подведение итогов урока
Выставление оценок:
Оценки за работу во время опроса.
Оценки за решение задач.
Домашнее задание: вычислить объём исследуемого газа в кубических метрах, учитывая, что диаметр сильфона равен 100 мм, а расстояние между двумя соседними делениями шкалы прибора – 15 мм, слайд №6
Список литературы
Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев Физика -10 Москва «Просвещение», 2010
Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов Физика для средних специальных заведений «Альянс» Москва 2010
С.В. Хоменко, А. В. Чарушин, Е.Б. Петрова Руководство по выполнению работ - Москва МГИУ, 2007
Р. А. Дондукова. Руководство по проведению лабораторных работ по физике. – К., Высшая школа, 1993
Приложения:
Слайд №1 Задание
Слайд №2 Прибор для изучения газовых законов
Слайд №3 Таблица №1
Слайд №4График зависимости между давлением и объёмом при постоянной температуре
Слайд №5Контрольное задание домашнее
Слайды №7и №8 установка «Изотерма»
Слайды №9 и №10 Обработка данных эксперимента и таблица данных
Ильина Т. В.
