Решение задач с использованием физического эксперимента и компьютерной измерительной системы L - micro

Министерство образования Московской области ГБОУ СПО МО Подмосковный колледж «Энергия»

ПЛАН - КОНСПЕКТ ОТКРЫТОГО УРОКА

ИЛЬИНОЙ ТАТЬЯНЫ ВАСИЛЬЕВНЫ

Тема: Уравнение состояния идеального газа

Решение задач с использованием физического эксперимента

и компьютерной измерительной системы L - micro

ГБОУ СПО МО Подмосковный колледж «Энергия»

1 курс по специальности Коммерция (по отраслям)

Урок проведен « 25 » марта 2014 г.

Протокол открытого урока № 135 от « » _________2014 г.

Электроугли

План-конспект урока

ТЕМА 2. 2 Уравнение состояния идеального газа

Экспериментальное решение задач

УРОК № 12 Решение задач

ТИП УРОКА: комбинированный

ВИД УРОКА: традиционный в сочетании с программными педагогическими средствами

ЦЕЛЬ УРОКА:

ПЕРВАЯ ЧАСТЬ

1. Опытным путём осуществить зависимость между объёмом, давлением и температурой 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.