ТЕМА: РАБОТА ГАЗА ПРИ ИЗОПРОЦЕССАХ. (10 класс)
ЦЕЛИ УРОКА:
Обучающая: Знать термодинамическую трактовку понятия работы, геометрическое истолкование работы, особенности вычисления работы газа в различных изопроцессах, выяснить физический смысл молярной газовой постоянной R.
Применять полученные знания в новой ситуации при решении задач на вычисление работы газа при изопроцессах.
Развивающая: Развивать мыслительную деятельность учащихся: умение сравнивать (виды изопроцессов- формулы работы газа), проводить анализ графиков изопроцессов, использовать справочные материалы, проводить аналогии между механическим и термодинамическим истолкованием работы, делать выводы, развивать наблюдательность.
Воспитательная: воспитание дисциплинированности, трудолюбия, аккуратности (ведение записей в тетрадях), соблюдения норм поведения, терпимого отношения к ошибкам товарищей. Продолжить формировать познавательный интерес к изучаемый теме.
Оборудование: Компьютер, мультимедийный диск «Открытая физика 1.1» под редакцией С. М. Козелла, слайды и проектор.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления знаний.
План урока
1. Организационный момент. Психологический настрой.
2. Повторение изученного материала в ходе фронтальной беседы
3. Изучение новой темы.
4. Первичное осмысление и закрепление связей и отношений в объектах изучения.
5.Домашнее задание.
7. Выводы по теме урока. Рефлексия занятия.
Ход урока
1. Организационный момент. Психологический настрой.
Самоопределение к учебной деятельности (включение учащихся в учебную деятельность, определение её содержательных рамок).
Цель:
1. Мотивировать учащихся к учебной деятельности;
2. Сформулировать с учащимися цели урока.
Здравствуйте, ребята!
Тема нашего урока «РАБОТА ГАЗА ПРИ ИЗОПРОЦЕССАХ.».
Как вы знаете, термодинамика была создана в середине XIX в., после открытия закона сохранения энергии. В основе термодинамики лежит понятие внутренней энергии. С определения понятия внутренней энергии мы и начнём повторение ранее изученного.
2. ПОВТОРЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА В ХОДЕ ФРОНТАЛЬНОЙ БЕСЕДЫ (видеослайды 2,3)
Т.о. имеется два существенно различных вида воздействий, которые приводят к изменению состояния системы, т.е. к изменению термодинамических параметров - давления, объема, температуры, характеризующих состояние. Один из них - теплопередача, а другой вид - это совершение работы.
В механике работа силы определяется, как произведение модулей силы и перемещения и косинуса угла между направлением силы и перемещения.
A=F?s?cosa
Работу силы можно рассчитать и графически – работа численно равна площади прямоугольника со сторонами Fx и s, где Fx=F?cosa.
Знаете ли вы, каким образом определяется работа газа в термодинамике? Какими способами её можно рассчитать для различных изопроцессов? Тогда что же будет целью нашего урока?
Объявление темы и целей урока (видеослайд 1)
3. Изучение нового материала
Цель:
1. Организовать подводящий диалог, направленный на построение нового учебного содержания.
2. Зафиксировать его в виде опорного конспекта.
Диалог учителя и учащихся, записи в тетради – составление О.К., записи на доске, работа с компьютером. (видеослайды 4-14)
1. Итак, внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться либо в процессе теплообмена, либо при совершении работы. При совершении работы изменяется объём тела, скорость тела остается равной нулю, но скорость молекул тела (газа) меняется. Меняется и температура тела. В нашем случае, термодинамическая система – идеальный газ. Для обратного перехода внутренней энергии газа в механическую работу необходимо каким-либо образом преобразовать хаотическое движение его молекул в упорядоченное движение другого тела. В качестве такого тела наиболее целесообразно использовать поршень в цилиндре, перемещающийся под давлением газа, заполняющего цилиндр. Сила давления газа совершает работу при его расширении за счет внутренней энергии газа. Вычислим работу, совершаемую силой давления F’ газа при его расширении от начального объёма V1 до конечного объёма V2. Будем считать, что поршень, площадь поперечного сечения которого равна S, перемещается на высоту Dh, и что сила давления газа остаётся постоянной в процессе перемещения.
2. Работе A’ газа для случая постоянного давления можно дать простое геометрическое истолкование. Рассмотрим график зависимости давление газа от объёма. Здесь работа газа равна площади прямоугольника под изобарой со сторонами p1 и (V2-V1).
При изохорном процессе работа газом не совершается: A’=0.
При изотермическом расширении газа его давление изменяется по гиперболическому закону. Выделим на изотерме небольшой участок, соответствующий малому изменению объёма DV. Проведём перпендикуляры из концов участка до пересечения с изотермой и обозначением через p среднее давление газа при таком изменении объёма. Работа, совершаемая газом при расширении на DV, равна pDV. Такая же величина определяет площадь заштрихованной трапеции, имеющей среднюю линию p и высоту DV. Из площадей подобных трапеций складывается полная площадь под изотермой, численно равная работе при изотермическом расширении газа.
3. Пусть в цилиндре под поршнем изобарно расширяется 1моль идеального газа в результате повышения температуры на 1К. При этом газ совершает работу A’=p(V2-V1),
где V1 и V2 – конечное и начальное значение объёма одного моля.
Запишем уравнение для двух состояний газа.
4. Первичное закрепление (изученное содержание закрепляется и фиксируется во внешней речи)
Цель:
Зафиксировать изученное содержание во внешней речи
Ребята, давайте ещё раз повторим, что мы сегодня изучили.
Почему газ при сжатии нагревается?
Чему равна работа внешних сил, действующих на газ?
Чем отличается работа, совершаемая внешними телами над газом, от работы газа над внешними телами?
Совершается ли работа в процессе изобарного сжатия или при расширении газа?
Объясните, как графически определяют работу изобарного расширения газа? При изохорном процессе? Работу изотермического расширения газа?
Включение в систему знаний и повторение (тренировка навыков использования нового знания совместно с ранее изученным, и повторение содержания, которое потребуется на следующих уроках)
Цель:
1. Тренировать навыки использования нового знания совместно с ранее изученным материалом.
2. Повторить учебное содержание, которое потребуется на следующих уроках.
Проработка нового материала осуществляется в ходе решения учебных проблем, предъявляемых на слайдах 15 – 17.
5.Домашнее задание: обязательное: §24, 25, вопросы к §25. №1,2 упр.6, стр. 85.
дополнительное: № 628, 630 (Рымкевич).
6. Рефлексия учебной деятельности на уроке.
Цель:
1. Зафиксировать новое знание, полученное на уроке
2. Оценить собственную деятельность на уроке
Вопросы учителя, направленные на фиксацию нового знания:
Подведите итог того, что мы сегодня узнали, чему научились на сегодняшнем уроке
