Физика 10 класс. Конспект урока

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

Конспект занятия
Тема: «Опыт Штерна» (стр. 171), «Идеальный газ. Основное уравнение МКТ».

 

Цели.
• Сформировать понятие механической работы. Выяснить условия, при которых совершается механическая работа.
• Формировать физическое мышление учащихся
• Формировать политехнические знания, знакомить учащихся с историей развития физики и техники.
• Развивать мышление учащихся, формировать умение самостоятельно пополнять знания, ориентироваться в потоке информации
• Ввести понятие мощности, единиц мощности, научить находить работу, зная мощность и время.
• Развивать мышление учащихся, формировать политехнические знания, знакомить учащихся с историей развития физики и техники.
• Формировать умение самостоятельно пополнять знания, ориентироваться в потоке информации.
• Воспитать патриотические чувства на примере достижений отечественной науки и техники.
• Ввести понятие момента силы. Изучить условия равновесия рычага.
• Формировать умение работать с лабораторным оборудованием.
• Формировать культуру физического эксперимента, оформления работы, безопасные приемы работы
• Дать понятие о рычаге как о твердом теле, имеющем точку опоры или ось вращения. Ввести понятие точки приложения силы, линии действия силы, плеча силы. Дать учащимся правило рычага.
• Формировать политехнические знания учащихся.
• Готовить учащихся к восприятию текста учебника, чтобы с наименьшей затратой времени выполнять задание.
• Ввести понятие силы трения, изучить трение покоя, трение скольжения, трение качения. Рассмотреть примеры трения в природе и технике.
• Развивать мышление учащихся, формировать политехнические знания, знакомить учащихся с историей развития физики и техники.
• Формировать умение самостоятельно пополнять знания, ориентироваться в потоке информации

 

План:
1. Организационный момент (2 мин).
2. Самостоятельная работа «Основные положения МКТ» (15 мин).
3. Изложение материала «опыт Штерна по определению скорости молекул» (28 мин).
4. Перемена (5 мин).
5. Изложение новой темы «Идеальный газ. Основное уравнение МКТ» (45 мин).

 

Ход урока.
1. Раздача карточек после организационного момента
2. Самостоятельная работа.
Опыт Штерна. (в учебнике: «атомы»)
Запишите в тетради следующий пункт предыдущей темы: Опыт Штерна по определению скорости молекул. Опыт был проделан в 1920 г., установка, используемая в нем достаточно хорошо описана в учебнике. Открой те стр. 171 и внимательно прочтите Чтобы вы наглядно представили себе этот прибор, давайте посмотрим его на слайдах (смотрим слайды).
А теперь выведем формулу, по которой вычислялась скорость движения молекул.
Рисунок (на доске):
34452Первый этап эксперимента: цилиндры неподвижны. Молекула пролетает расстояние между ними, равное R-r. На это уходит некоторое время t. Таким образом, получаем формулу для расчета скорости молекулы:
v = (R-r)/t
Но время t измерить практически невозможно, необходимо выразить его через величины, легко измеряемые в ходе опыта.
Второй этап эксперимента: цилиндры вращаются с угловой скоростью ω. Теперь за время движения молекулы t цилиндры успевают повернуться на некоторый угол φ, то есть молекулы «оседают» не прямо напротив щели, а на некотором расстоянии от неё.Таким образом, получается 2 полоски серебра, отстоящие друг от друга на расстоянии l, которое легко измерять.

 

Угол φ можно выразить через угловую скорость и время: φ = ω*t.
С другой стороны, φ = l/R (из геометрии рисунка).
Получаем: ω*t = l/R, откуда следует: t = l/Rω.
Итак, конечная формула скорости движения молекул серебра:
v = (R - r)*ω*R/l
Было рассчитано, что в среднем v = 500 м/с (больше скорости звука).
Запишем новую тему: «Идеальный газ. Давление газа. Основное уравнение МКТ».
В ближайшее время мы изучим свойства вещества в газообразном состоянии, т.е. газы
Пункт 1. Идеальный газ (стр. 153).
Реальные газы – это сложные системы, так как между молекулами реального газа существует взаимодействие. Хотя потенциальная энергия у реальных газов меньше кинетической энергии, тем не менее изучать какие либо процессы или явления в реальных газах довольно сложно, но если принять потенциальную энергию за 0, т.е. «отбросит» взаимодействие молекул, то получим некую модель реального газа, которая упрощает изучение процессов и явлений и дает точные результаты. Эта модель получила название «Идеальный газ».
Давайте вновь обратимся к учебнику, стр. 153. Пункт «Идеальный газ». Прочтите его, а так же то, что заключено в голубую рамку.
Затем мы побеседуем с вами.
1. Что такое идеальный газ? Существует ли он в природе?
2. А зачем понадобилось создавать эту модель?
3. Какой газ может считаться идеальным? Что справедливо для идеального газа?
Газ может считаться идеальным, если:
1. Взаимодействие между молекулами отсутствует;
2. Молекулы – это материальные точки;
Из этого определения следует, что молекулы идеального газа обладают только кинетической энергией, т.е. энергией движения.
Переходим к следующему пункту - №2. Давление газа.
Каждая молекула газа, заключенного в сосуд, может ударяться о стенку этого сосуда, воздействуя очень короткое время на стенку с определенной силой. Вся совокупность молекул «давит» на стенки сосуда. Определение давления можно записать, исходя из формулы: P = F/S, которая вам известна. (т.е. давление – это сила, действующая на единицу площади поверхности, перпендикулярно к ней) Формулу запишите.
Единицы измерения давления – Па (паскаль). Нетрудно видеть, что 1 Па = 1Н/1м2 = 1Н/м2.
Запишите, что такое 1 паскаль: это давление, при котором сила 1Н действует на поверхность площадью 1м2
Но существуют и внесистемные единицы измерения давления: это миллиметры ртутного столба и атмосферы.
1 мм. рт. ст. = 1мм Нg = 133 Па;
1 атм = 1,013 * 105 Па = р0 - нормальное давление.
Давление измеряется специальными приборами:

  • 1123543
  • (Демонстрация приборов)

Переходим к пункту №3.
Концентрация молекул газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа.
Если в некотором объеме V заключено N молекул, то как найти количество молекул, приходящееся на единицу объема?
Ответ: количество N разделить на объем V. Это и есть определение концентрации n.
Т.е. n = N/V. (концентрация – это количество молекул в единице объема).
Теперь о средней кинетической энергии молекуы.
Пусть молекула идеального газа имеет массу m0 и скорость v. Как найти её кинетическую энергию?
Екин = m0v2/2 - кинетическая энергия одной молекулы.
Но у всех молекул скорости разные, лучше взять среднюю скорость молекул газа, т.е. vср . Тогда получим среднюю кинетическую энергию поступательного движения (стр. 155):
Еср пост = m(v2)ср/2; здесь (v2)ср - средняя квадратичная скорость.

Переходим к пункту №4.
Запишите в тетради: из эксперимента и теории установлено:

Чтобы заменить знак пропорциональности знаком равенства, нужно ввести коэффициент 2/3.
p = 2/3 *n * Екин Это и есть основное уравнение МКТ (1-я форма записи).
Краткий анализ урока.
Урок получил оценку «отлично». Весь запланированный материал был изложен четко, без ошибок. Дети со вниманием слушали учителя, большой интерес вызвали продемонстрированные в самом начале урока слайды, благодаря этому наглядному пособию ребята хорошо усвоили теорию опыта Штерна.
В ходе урока все без исключения обращались к учебнику в поиске необходимого материала. После этого ученикам были заданы вопросы на понимание и на закрепление только что прочитанного материала. Выяснилось, что с восприятием модели идеального газа существует затруднение: некоторым ребятам кажется, что этот газ существует в природе. В ходе диалога это заблуждение развеялось.
Благодаря тому, что тема «МКТ» изучается в этом классе после механики, учитель имел возможность при вводе некоторых понятий опираться на знания учеников (определение давления, например).
При демонстрации приборов необходимо было рассказать об их устройстве, на этом уроке это не было сделано, было рассказано лишь о назначении этих приборов и показано их действие.
В целом, это единственный недочет.
Как показали дальнейшие уроки, материал этого занятия ученики усвоили довольно хорошо.

Недавно добавили