Автор: Болотская Ирина Александровна преподаватель физики Красноярского промышленного колледжа Г. Железногорск
Тема урока: «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам в газах»
Тип урока: комбинированный
Вид урока: урок получения и интегрирования новых знаний
Цели урока: Обобщить и углубить знания о законе сохранения энергии. Рассмотреть и сформулировать 1 закон термодинамики, выяснить его физический смысл; дать понятие об адиабатном процессе, показать применение 1 закона термодинамики к изопроцессам, показать единство закона сохранения энергии для различных явлений в природе.
Задачи:
Обучающие:
ознакомление с основами физической науки, её основными понятиями, законами и теориями;
ознакомление с основными методами естественно – научного исследования;
создание теоретической базы для последующего изучения общетехнических и специальных предметов учебного плана колледжа.
Развивающие:
развитие логического мышления учащихся, умение пользоваться индукцией, дедукцией и умозаключениями по аналогии;
формирование понимания структуры физической науки, т.е. какие умозаключения следуют из эксперимента и тем самым являются опытными фактами, какие положения являются теоретическими положениями (постулатами), какие положения являются следствием теории.
Воспитательные:
вооружение учащихся правильным методологическим подходом к познавательной и практической деятельности;
воспитание трудолюбия, инициативности и настойчивости в преодолении трудностей.
Оборудование: ПК учителя, мультимедийный проектор, презентация
Время: 90 мин
Ход урока Деятельность учителя
Деятельность учащихся
Организационный этап
Учитель высказывает добрые пожелания учащимся, предлагает пожелать друг другу удачи, подумать, что пригодится для успешной работы на уроке.
Учащиеся высказываются (2 мин)
Актуализазия знаний учащихся
Фронтальная беседа о внутренней энергии:
Какими способами можно изменить внутреннюю энергию системы?
Как находится работа газа и работа внутренних сил над газом при постоянном давлении?
Мука из-под жерновов выходит горячей. Хлеб из печи вынимают также горячим. Чем вызывается в каждом из этих случаев увеличение внутренней энергии муки и хлеба?
В медицинской практике часто используются согревающие компрессы, грелки, а также массаж. Какие способы изменения внутренней энергии при этом используются?
Физический диктант «Напиши формулы» (слайд):
Устные ответы учащихся (5мин):
За счет совершения работы, либо за счет теплообмена с окружающими телами;
А г = -А внеш = р ΔV;
Муки - совершением работы, хлеба - за счет теплообмена;
Теплообмен и совершение работы
Работа по вариантам
1 вариант
Закон Гей – Люссака.
Закон Бойля – Мариотта.
Закон Клайперона.
Работа в термодинамики.
Количество теплоты на плавление.
Количество теплоты на сгорание топлива.
2 вариант
Закон Шарля.
Внутренняя энергия.
Количество теплоты на нагревание.
Количество теплоты на парообразование.
КПД тепловой машины.
(10 мин)
Подготовка к изучению нового материала
Беседа с демонстрацией опытов:
Одним из основных законов природы является закон сохранения энергии. Как его сформулировать?
Открыт этот закон был независимо и почти в одно и тоже время учёными – Г.Гельмгольцем, Р. Майером и Дж. Джоулем. Он связывает все явления природы воедино и распространяется, в частности на тепловые явления. При изменении температуры механическая энергия не меняется. А что происходит с внутренней?
Демонстрация опыта: На спиртовке нагревается вода в пробирке, температура воды измеряется по показаниям термометра.
Что называется внутренней энергией?
Может ли меняться внутренняя энергия?
Что произошло с внутренней энергией воды?
Каким способом изменилась внутренняя энергия?
Как узнать об изменении внутренней энергии тела?
Устные ответы учащихся (10 мин):
Учащиеся в результате беседы приходят к выводу:
Физ. минутка
Переключение деятельности (3 мин)
Изучение нового материала
Фронтальный эксперимент.
Цель работы: определить, как меняется внутренняя энергия тела при совершении работы
Приборы и материалы: алюминиевая проволока, термометр.
Задание: сгибать и разгибать проволоку 15 – 20 раз; измерить температуру проволоки в месте сгиба; сделать вывод: каким способом изменилась внутренняя энергия?
Учащиеся выполняют работу, делают вывод:
Внутренняя энергия изменилась в результате совершения работы и теплопередачи (5 мин)
Изучение нового материала
Фронтальная беседа «Применение 1 закона термодинамики к изопроцессам в газах»»:
Учитель: Пусть имеется термодинамическая система, которая может обмениваться энергией с окружающей средой. Этот обмен происходит при теплопередаче и при совершении работы самой системой или работы внешних сил над этой системой (слайд). Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии на термодинамическую систему.
(слайд).
Из закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя, который мог бы совершить работу без затраты энергии топлива. В законе речь идет об изменении внутренней энергии. Этот процесс характеризуют работой и количеством теплоты.
Учитель выступает в роли консультанта, организует работу учащихся, отвечает на вопросы.
Учащиеся слушают, записывают в тетради формулировку закона и формулу(10 мин).
Двое учащихся работают возле доски. Остальные в тетради.
U = 3/2RDT; A = - p(V2 – V1)
В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, А = 0. Следовательно Q = DU = U(T2 – T1). Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q 0). При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q 0) (10 мин)
Перерыв на перемену
Отдых 5 мин
Исследовательская работа учащихся
Цель работы: Выяснить, какой вид будет иметь 1 закон термодинамики для изотермического и изобарного процесса
Работа в группах (10 мин).
Учащиеся делают вывод
Изучение нового материала
Учитель. Существует ещё один процесс – адиабатный. Этот процесс идет без теплопередачи. При быстром сжатии работа совершается над газом – внутренняя энергия и температура увеличивается (слайды). При быстром расширении газ совершает работу – внутренняя энергия и температура уменьшается (слайды). Адиабатный процесс происходит в двигателях Дизеля, компрессорах, ожижителях газов (слайд). В грандиозных масштабах этот процесс происходит в атмосфере Земли, в результате образуются облака и выпадают осадки (слайд). В адиабатном процессе Q = 0, поэтому 1 закон термодинамики принимает вид А = - D U, т.е. газ совершает работу за счет убыли своей внутренней энергии.
Учащиеся слушают объяснение, задают вопросы, работают с конспектом (10 мин)
Обобщение и систематизация знаний
Учитель организует работу учащихся, выступает в роли консультанта
С целью систематизации материала учащиеся заполняют таблицу 1 (Приложение) для изохорного охлаждения газа, изобарного, изотермического и адиабатного сжатий (17 мин).
Проверка усвоения знаний
Тестовый контроль (слайд)
Выполнение заданий теста (5 мин)
Подведение итогов и результатов урока
Учитель проводит разбор ошибок, предлагает сравнить ответы для оценки своих знаний
Рефлексия
Можно ли считать цель урока достигнутой? Учитель проводит рефлексию урока с помощью карточки
Учащиеся анализируют, какие задания вызвали у них трудности, заполняют таблицу 2 (Приложение) и ставят себе оценку.( 2 мин)
Самостоятельная внеаудиторная работа (Задание на дом)
Записывают Д/З ( 1 мин)
Приложение
Таблица 1
Таблица 2
