Лабораторная работа №6 «Изучение изопроцессов в газе» 10 класс, физико - математический профиль.

Лабораторная работа №6 «Изучение изопроцессов в газе»

10 класс, физико - математический профиль.

ЦЕЛЬ: Обеспечить выполнение обучающимися, экспериментальных исследований изопроцессов в газах при помощи современного оборудования LabQuest 2.

ЗАДАЧИ УРОКА:

-Провести ряд экспериментов, каждый из которых иллюстрирует газовый закон.

-Произвести вычисления , необходимые для определения газового закона в каждом опыте Из ваших результатов вывести единое математическое соотношение для давления , объема, температуры и при обсуждении работы доказать справедливость законов.

-Развивать исследовательскую и творческую деятельность обучающихся, которая активизирует познавательные интересы.

- Добиваться последовательности и аккуратности записи результатов при экспериментальных исследованиях и формирование навыков работы в команде.

Оборудование:

Компьютерный интерфейс LabQuest 2

Компьютер

Датчик давления

Датчик темтературы

20-мл газовый шприц

Пластиковые трубки с двумя соединителями с наконечниками Люера

Резиновая пробка с двухходовым клапаном

Контейнер большого объема для водяной бани ( 10см диаметр и 25 см длинной)

125-мл колба Эрленмейера

Горячая плитка

Лед

100-мл мерный цилиндр

Планируемые результаты обучения:

Обучающиеся должны уметь составлять гипотезу, проводить эксперимент и делать выводы.

Организационные формы: работа в группах, самостоятельная поисковая работа.

Ход урока

Ориентировочно-мотивационный этап.(3 мин)

Окружающий нас воздух настолько нам необходим и привычен, что о нем мы вспоминаем в ситуациях, когда его не хватает. Действительно, что воздух- это наша среда обитания и необходимый фактор нашей жизнедеятельности .Воздухом мы дышим и получаем для организма кислород, воздух нас охлаждает и нагревает , переносит влагу и удивительные ароматы цветов. Для описания многих свойств воздуха и других газов используется модель идеального газ, в которой молекулы или атомы газов рассматриваются как упругие шары, которые находятся в постоянном хаотическом движении и обмениваются энергией при упругих столкновениях. Состояние данной массы газа однозначно определяется заданием любых пар макроскопических параметров: (P,V) (P,T) (V,T).Процессы взаимного изменения этих пар параметров при неизменном третьем называются изопроцессами. Теоретически мы с вами эти процессы уже изучили, сегодня мы докажем эти зависимости через ряд экспериментов.

При подготовке к уроку учащиеся выбирают карточки по форме ( квадрат –группа1, прямоугольник- группа 2, треугольник- группа 3) Назначаются два эксперта (отлично владеющие теорией и практикой предстоящего эксперимента, которые будут выполнять роль помощников учителя во время урока)

Операционно-исполнительный этап.(25-30 мин)

На уроке рассаживаются в зависимости от выбранной фигуры. (на столах приготовлен материал для выполнение лабораторной работы ,без интерфейса. После знакомства с теорией и оборудованием , выдвижения гипотезы, составления плана действий по доказательству или опровержению гипотезы , каждый вносит свой вклад . )

Обучаемые в одной группе оформляют общее исследование на уроке, а дома каждый из них сделает индивидуальный отчет. Для каждой группы выделяется время работы с интерфейсом , в режиме не более 10 мин на снятие данных, их графический анализ и распечатку, а также сохранения информации для защиты.

Этап закрепления и применения изученного(10-15мин)

Для защиты предоставляется проект, отражающий основные моменты работы .Цель, гипотеза, результаты работы, выводы, графическое подтверждение -3-4мин на каждую группу.

Рефлексия, эксперты ставят оценку группе и каждый сам оценивает себя в группе ( итоговая оценка выводиться из трех , эксперта ,учителя и ученика)

самооценивание	Оценка эксперта	Оценка учителя	Средний бал

Д/з: сделать индивидуальный отчет по лабораторной работе.

Цель	Гипотеза	План	Результат	Выводы

Графики.

Приложения к уроку 1.

Компетентностно – ориентированное задание для группы 1.

Стимул-Проводя ряд опытов, каждый из которых иллюстрирует определенный газовый закон, используя оборудование и материалы для каждого опыта вы экспериментально будете исследовать три свойства газов: давление , объем, температура. Собирая оборудование , проводя тестирование и анализируя ваши данные и наблюдения , вы сможете описать газовые законы как качественно, так и математически.

Копетенция- информационная, коммуникативная

Теория

Изопроцессы

Изопроцессы - это процессы, протекающие при неизменном значении одного из макроскопических параметров (р, V, Т).

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

Изотермический процесс описывает закон Бойля- Мариотта, открытый в 1861 г. английским ученым Р. Бой-лем (1627-1691) и в 1876 г. французским ученым Э. Мари-оттом (1620-1684). При постоянной массе газа pV = const.

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

Графики изотермического процесса в координатах р-V; р-Т; V-Т имеют следующий вид (рис. 27):

Задание1

Составить 3 контрольных вопроса по теме.

Задание2

Вам нужно выбрать наилучший способ проведения испытания , поэтому следует составить план , в соответствии с выдвинутой гипотезой. Вы можете проводить испытания без сбора данных , чтобы наблюдать , как протекает эксперимент .

В опыте вы будете исследовать соотношение между двумя из четырех переменных, а остальные две будут константами. В предварительном задании постройте график , который описывает вашу гипотезу относительно математического соотношения между двумя переменными .

Исследуйте зависимость между давлением и объемом. Можете использовать предложенный план проведения эксперимента или составить свой.

1. Наденьте защитные очки.

2. Разместите поршень пластикового 20-мл шприца так, чтобы в цилиндре его находился измеряемый объем воздуха. Прикрепите шприц к клапану датчика давления газа.( фото 1)Посмотрите на объем на переднем крае внутреннего черного кольца на поршне шприца.

3. Подключите датчик давления газа к каналу 1 интерфейса и интерфейс – к компьютеру

4. Запустите программу Logger Pro на вашем компьтере. На экране интерфейса отобразятся каналы датчиков.

5. Измерьте давление воздуха в шприце при разных объемах. Распечатайте график и данные. Лучшие результаты получаются при сборе по меньшей мере 6 точек данных.

Анализ данных

Для опыта напишите уравнение с использованием двух переменных и и константы пропорциональности.

Рассчитайте костанту , для каждого газового закона, которые вы исследовали. Это значение может быть средним для каждой пары данных опыта. Попробуйте объяснить как вы получили ваш результат

Фото1.

Возможный вариант отчета.

Группа 2.

Компетентностно – ориентированное задание для группы 2.

Стимул-Проводя ряд опытов, каждый из которых иллюстрирует определенный газовый закон, используя оборудование и материалы для каждого опыта вы экспериментально будете исследовать три свойства газов: давление , объем, температура. Собирая оборудование , проводя тестирование и анализируя ваши данные и наблюдения , вы сможете описать газовые законы как качественно, так и математически.

Копетенция- информационная, коммуникативная

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называется изохорным. Из уравнения Менделеева-Клапейрона можно записать:

Для данной массы газа отношение давления к температуре постоянно, если его объем не меняется. Графики изохорного процесса в координатах р-V; V-Т; р-Т имеют следующий вид (см. рис. 29). Этот закон был установлен экспериментально в 1787 г. Ж. Шарлем (1746-1823).

Задание 1.

Составить 3 контрольных вопроса по теме.

Задание 2. Можете использовать предложенный план проведения эксперимента или составить свой.

1.В данном опыте вы должны исследовать соотношение между абсолютной температурой газа и давлением. С помощью аппарата, показанного на фото 2.вы должны поместить колбу Эрленмейера , содержащую образец газа ,в водяную ванну и изменять температуру ванны.

2.Подключите датчик давления газа к каналу 1, а датчик температуры- к каналу 2 интерфейса.

3. Соберите установку , показанную на фото . Следите , чтобы все соединения были газонепроницаемы. Проверьте , чтобы резиновая пробка и горлышко колбы были сухими, затем плотно закройте её.

4.В новом файле соберите пары данных одновременно с датчиков давления и температуры при разных её значениях.

5.Помещайте водяную баню в большие контейнеры по мере необходимости. Распечатайте график и данные.

Анализ данных

Для опыта напишите уравнение с использованием двух переменных и иконстанты пропорциональности.

Рассчитайте костанту , для каждого газового закона, которые вы исследовали. Это значение может быть средним для каждой пары данных опыта.

Попробуйте обьяснить как вы получили ваш результат

Фото2.

Группа 3.

Компетентностно – ориентированное задание для группы 3.

Стимул-Проводя ряд опытов, каждый из которых иллюстрирует определенный газовый закон, используя оборудование и материалы для каждого опыта вы экспериментально будете исследовать три свойства газов: давление , объем, температура. Собирая оборудование , проводя тестирование и анализируя ваши данные и наблюдения , вы сможете описать газовые законы как качественно, так и математически.

Копетенция-информационная,коммуникативная

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что при

постоянной массе газа

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

Этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. французским ученым Ж. Гей-Люссаком (1778-1850).

Графики изобарического процесса в координатах р-V; V-Т; р-Т имеют следующий вид (рис. 28):

Задание 1.

Составить 3 контрольных вопроса по теме.

Задание 2.

В данном опыте вы должны исследовать соотношение между объемом образца газа и абсолютной температурой газа. Можете использовать предложенный план проведения эксперимента или составить свой.

С помощью установки, показанного на фото 3. поместить колбу Эрленмейера ,в водяную ванну и изменять ее температуру .Помните:

1.Если вы начинаете с холодной воды, установите поршень шприца на отметку 0мл. Это позволит объему газа увеличиваться в более теплой ванне.

Температуру водяной ванны нельзя увеличивать более 30-40 градусов от начальной.

Даже если вы не строите график давления , важно отслеживать , чтобы оно оставалось постоянным.

Важно знать общий объем воздуха в колбе и шприце. Объем колбы, до донышка резиновой пробки, нужно точно измерить с помощью мерного цилиндра. Для определённого объема трубок( от пробки до корпуса датчика давления газа) , а также в клапане под днищем шприца используйте значение 4мл.

2.Следите чтобы датчик давления газа был подключен к каналу 1, а датчик температуры- к каналу 2 интерфейса.

3.Соберите установку как на фото 4.. Следите , чтобы резиновая пробка и горлышко колбы были сухими , плотно закрывайте её. Уровень воды должен быть по меньшей мере таким же , как у замкнутого воздуха в шприце.

4.Соберите данные об объеме при нескольких разных температурах. Устанавливайте водяную баню в большие контейнера по мере необходимости , начиная с ледяной воды и до теплой. Распечатайте график и данные.

Анализ данных

Для опыта напишите уравнение с использованием двух переменных и и константы пропорциональности.

Рассчитайте костанту , для каждого газового закона, которые вы исследовали. Это значение может быть средним для каждой пары данных опыта. Попробуйте объяснить как вы получили ваш результат

Фото 3.

Приложение2.

Критерии самооценки работы в группе

 

Критерий (за каждый критерий – от 0 до 5 баллов)	Моя оценка	Оценка группы	Комментарий учителя
Я пытался внестимаксимальный вклад в работугруппы
Я  умеювыслушивать чужие аргументы,принимать другуюточку зрения
Я умею объяснятьсвою точку зрения, приводить доводы и убеждать
Я отстаиваю своемнение корректно
Я готов(а) принимать новые и неожиданные идеи, отличающиеся от моегопервоначальногомнения
Я пытаюсьвыяснить все взгляды напроблему, чтобы решить еекомплексно
Я умеюформулировать проблему иразбивать ее на отдельные задачи
Я умею работать вкоманде: иногда  – брать на себяответственность, иногда -подчиняться

 

Критерии  общей оценки группы

 

Утверждение	Ваш комментарий
Наша группа работала как единая команда
Мы сотрудничали и решали наши проблемы вместе
Мы обсуждали решения и принимали решения вместе
Мы поддерживали друг друга и помогали друг другу
В нашей группе уважается мнение каждого
В нашей группе ценятся таланты и способности каждого