Идеальный газ в МКТ. Среднее значение квадрата скорости молекул.

Идентификатор автора: 237-238-410

Конспект урока.

М5. Идеальный газ в МКТ. Среднее значение квадрата скорости молекул.

1-ый уровень сложности.

Тип урока: комбинированный.

Общее время урока: 1 час 10 минут.

1 этап. Организационный момент (число, тема, организационные вопросы).

(t = 2-3 мин.)

Презентация (слайд 1)

УЭ 0. Постановка целей:

Дидактическая цель модуля:

Презентация(слайд 2)

1. Знакомство с теорией достаточно разряженных газов.

2. Доказательство того, что средняя скорость молекул зависит от

движения всех частиц.

2 этап. Повторение.( t = 10-15 мин.)

УЭ 1. Актуализация знаний

Частная дидактическая цель:

1. Актуализация опорных знаний по темам модуле М1- М4.

2. Выяснение степени усвоения учащимися учебного материала с целью дальнейшей ликвидации пробелов.

Задание 1.

Карточки с заданием каждому учащемуся И,Д- типа.

Учащимся Д-типа: Заполните таблицу, указав обозначение (символ) физической величины и ее единицу измерения.

№

Физическая величина

Обозначение

Единица измерения

( СИ)

1

Молярная масса

2

Количество вещества

3

Постоянная Авогадро

4

Плотность вещества

5

Масса вещества

6

Число молекул (атомов)

7

Относительная молекулярная масса

Оценка результата: 1 балл.

Учащимся И-типа: Продумайте логические связи между формулами (ветвями).

Самостоятельно составьте “физическое древо”.

Оценка результата: 1 балл.

Задание 2.

Презентация( слайд 3)

Обобщенный алгоритм решения типовой задачи:

1. По условию задачи определите химический элемент.

2. Определите с помощью таблицы «Периодической системы элементов Д.И. Менделеева» молярную массу данного вещества» (М).

3. Зная значение постоянной Авогадро ( N_А = 6·10²³ моль^-1) определите число молекул вещества, по формуле ( N = N_А ).

4. Определите массу одной молекулы вещества, используя формулу

m = m₀·N

5. Сделайте числовой расчет.

6. Оцените полученные результаты. Сделайте вывод о размерах молекул.

Карточки с заданием каждому учащемуся И,Д- типа.

Учащимся И- типа:

Задача №1.

1.Определите число атомов в 1 м³ меди. Плотность меди равна 9000 кг/м³.

2. Воспользуйтесь обобщенным алгоритмом решения задач такого типа; примените его к решению данной задачи, расписав пошаговые действия, выполненные вами.

Оценка результата: 1 балл.

Учащимся Д- типа:

Задача №1.

1. Масса серебреной полоски, получающейся во время вращения цилиндра при проведении физического опыта, равна 0,2 г. Найдите, какое число атомов серебра содержится в ней.

2. Распишите пошаговые действия, выполненные вами для решения задачи. Сравните выделенные вами шаги с действиями обобщенного алгоритма решения задач такого типа.

Оценка результата: 1 балл.

3 этап. Основной. Изложение учебного материала. (t = 30-35 мин.)

УЭ 2. Физическая модель газа – идеальный газ

Презентация(слайд 4)

Частная дидактическая цель:

1. Сформулировать понятие « идеальный газ».

2. Формирование научного мировоззрения.

Объяснения учителя ( ИТ, ИЭ,ИД, ДТ,ДЭ,ДД)

Часть1.

При изучении явлений в природе и технической практике невозможно учесть все факторы, влияющие на ход того или иного явления. Однако, из опыта всегда можно установить важнейшие из них. Тогда всеми другими факторами, не имеющими решающего влияния, можно пренебречь. На этой основе создается идеализированное

( упрощенное) представление о таком явлении. Созданная на этой основе модель помогает изучить реально происходящие процессы и предвидеть их ход в различных случаях. Рассмотрим одно из таких идеализированных понятий.

Презентация(слайд 5):

Ф. О. - Назовите свойства газов.

- Объясните эти свойства на основе МКТ.

- Как обозначается давление? Единицы измерения в СИ?

Физические свойства газа определяются хаотическим движением его молекул, а взаимодействие молекул существенного влияния на его свойства не оказывает, причем взаимодействие имеет характер столкновения, а притяжением молекул можно пренебречь. Большую часть времени молекулы газа движутся как свободные частицы.

Презентация(слайд 6):

Это позволяет ввести понятие идеального газа, в котором:

1. силы притяжения полностью отсутствуют;

2. взаимодействие между молекулами не учитывается совсем;

3. молекулы считаются свободными.

Задание 1.

Карточки с заданием каждому учащемуся И, Д- типа.

Учащиеся И- типа:

1. Изучив внимательно §63 стр. 153, найдите в тексте определение идеального газа. Заучите его. (1 балл)

2. Запишите формулировку в тетрадь.

( 1 балл)

3. Постарайтесь ответить на вопрос: « Почему кинетическая энергия разряженного газа много больше потенциальной энергии взаимодействия?» (1 балл).

Учащиеся Д- типа:

1. Найдите в тексте § 63 стр.15 определение идеального газа. Заучите его.

(1 балл).

2. Запишите формулировку в тетрадь.

(1 балл).

3. Используя таблицу Менделеева, назовите газы, которые больше всего подходят к понятию «идеальный газ». (1 балл).

УЭ3. Давление газа в МКТ.

Частная дидактическая цель:

1. Доказать, что несмотря на изменение давления, р₀ ≈ const.

Объяснения учителя ( ИТ, ИЭ,ИД, ДТ,ДЭ,ДД):

Ф.О.:

1. Что оказывают молекулы газа на стенки сосуда во время своего движения?

2. Когда давление газа будет больше?

3. Какова сила удара одной молекулы? Может ли зафиксировать манометр силу удара одной молекулы? Почему?

4. Сделайте вывод, почему же среднее значение давления р₀ остается определенной величиной.

Презентация(слайд 7)

Молекулы газа , ударяясь о стенку сосуда, оказывают на нее давление. Величина этого давления тем больше, чем больше средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа и их число в единице объема.

P

p₀

0 t

Задание 1.

Карточки с заданием каждому учащемуся И,Д- типа.

Учащиеся И,Д- типа:

Сделайте вывод: Почему среднее значение давления газа р₀ в закрытом сосуде практически остается неизменным?

Оценка результата: 1 балл.

Объяснения учителя ( ИТ, ИЭ,ИД, ДТ,ДЭ,ДД):

Возникновение давления газа можно пояснить с помощью простой механической модели.

Презентация (слайд 8)

Часть 2.

УЭ 4.Средние значения модуля скоростей отдельных молекул.

Презентация(слайд 9)

Частная дидактическая цель:

Ввести понятие «среднее значение скорости», « среднее значение квадрата скорости».

Задание 1.

Карточки с заданием каждому учащемуся И,Д – типа.

Учащиеся И- типа:

Внимательно прочтите § 64 стр.154-156.

1. Найдите в тексте ответы на вопросы:

1.1.От чего зависит средняя скорость движения всех частиц?

1.2. Как обозначается среднее значение квадрата скорости?

1.3. Формула среднего квадрата проекции скорости.

2. Запишите ответы в тетрадь.

(1 балл)

Учащиеся Д- типа:

1. Изучите § 64 стр.154-156. (1 балл).

2. Ответьте на вопросы:

1.1.От чего зависит средняя скорость движения всех частиц?

1.2. Как обозначается среднее значение квадрата скорости?

1.3. Формула среднего квадрата проекции скорости.

2. Запишите ответы в тетрадь.

(1 балл).

Обобщение учителя ( ИТ, ИЭ,ИД, ДТ,ДЭ,ДД):

Презентация (слайд 10, слайд 11)

Скорости молекул беспорядочно меняются, но средний квадрат скорости вполне определенная величина. Точно так же рост учеников в классе неодинаков, но его среднее значение – определенная величина.

υ ²= + +

= ¹

³

Задание 2.

Карточки с заданием каждому учащемуся И,Д – типа.

Учащиеся И- типа:

1. Рассмотрев внимательно таблицу, постарайтесь понять суть распределения атомов серебра по скоростям.

2. Постройте график распределения атомов серебра по скоростям

f (υ) =

(1 балл)

3. Попробуйте мысленно изменить интервал скоростей (уменьшите его). Поясните, что произойдет с графиком? Как измениться ломаная линия, ограничивающая сверху прямоугольники графика? (2 балл)

Задача №2.При проведении опыта Штерна полоска серебра получается несколько размытой, так как при данной температуре скорости атомов неодинаковы. По данным определения толщины слоя серебра в различных местах полоски можно рассчитать доли атомов со скоростями, лежащими в том или ином интервале скоростей, от общего их числа. В результате измерений была получена следующая таблица:

Интервал скоростей, м/с

Доля атомов, %

Интервал скоростей, м/с

Доля атомов, %

0-100

1,4

600-700

9,2

100-200

8,1

700-800

4,8

200-300

16,7

800-900

2,0

300-400

21,5

900-1000

0,6

400-500

20,3

более 1000

0,3

500-600

15,1

Учащиеся Д- типа:

1. Изучите таблицу распределения атомов серебра по скоростям

2. Постройте график распределения атомов серебра по скоростям

f (υ) =

(1 балл)

3. Уменьшите интервал скоростей . Поясните, что произойдет с графиком? Как измениться ломаная линия, ограничивающая сверху прямоугольники графика?

(2 балл)

Задача №2.При проведении опыта Штерна полоска серебра получается несколько размытой, так как при данной температуре скорости атомов неодинаковы. По данным определения толщины слоя серебра в различных местах полоски можно рассчитать доли атомов со скоростями, лежащими в том или ином интервале скоростей, от общего их числа. В результате измерений была получена следующая таблица:

Интервал скоростей, м/с

Доля атомов, %

Интервал скоростей, м/с

Доля атомов, %

0-100

1,4

600-700

9,2

100-200

8,1

700-800

4,8

200-300

16,7

800-900

2,0

300-400

21,5

900-1000

0,6

400-500

20,3

более 1000

0,3

500-600

15,1

4 – этап. Контроль знаний, умений учащихся. (t = 8-10мин.)

УЭ5. Выходной контроль.

Частная дидактическая цель: Проверить усвоение учебных элементов; оценить свои знания.

Карточки с заданием каждому учащемуся И, Д – типа.

Задание 1.

Учащиеся И, Д- типа

1. Разберите, какие из перечисленных ниже свойств реальных газов не учитываются, а какие учитываются в модели идеального газа.

1. В разряженном газе объем, который занимали бы молекулы газа при их плотной «упаковке» (собственный объем), ничтожно мал по сравнению со всем объемом занимаемым газом. Поэтому собственный объем молекул в модели идеального газа..

2. В сосуде, содержащем большое число молекул, движение молекул можно считать совершенно хаотическим. Этот факт в модели идеального газа….

3. Молекулы идеального газа находятся в среднем на таких расстояниях друг от друга, при которых силы сцепления между молекулами очень малы. Эти силы в моли идеального газа ….

4. Соударения молекул друг с другом можно считать абсолютно упругими. Это свойства в модели идеального газа ….

5. Движение молекул газа подчиняются законам механики Ньютона. Этот факт в модели идеального газа ….

А) не учитывается (ются)

Б) учитывается ( ются)

Задание 2.

К каждому из выражений для скоростей молекул (1-3) приводятся объяснения (А-В). Найдите их.

1. = , так как …….

2. = = , так как ….

3. = υ_x ² + υ_y² + = 3, так как …..

А) согласно правилу сложения векторов и теореме Пифагора квадрат скорости υ любой молекулы можно записать следующим образом: υ² = υ_х² + υ_у²

Б) направления Ох, Оу и Оz вследствие беспорядочного движения молекул равноправны.

В) при большом числе (N) хаотически движущихся частиц модули скоростей отдельных молекул различны.

Оценка результата: проверьте себя по коду и оцените. За каждый правильный ответ – 1 балл.

5 этап. Подведение итогов. (t=5 мин.)

УЭ6. Подведение итогов.

Частная дидактическая цель: Заполнить лист контроля; оценить свои знания.

Лист контроля ( ИТ, ИЭ,ИД, ДТ,ДЭ,ДД):

Заполните лист контроля. Подсчитайте баллы за выполнение заданий. Поставьте себе итоговую оценку:

16- 18 баллов - «5»;

13-15 баллов – «4»;

9-12 баллов – «зачет»;

меньше 9 баллов – «незачет».

Сдайте лист контроля учителю.

Учебный элемент

Задания (вопрос)

Итого баллов

1

2

УЭ1

1

1

2

УЭ2

3

3

УЭ3

1

1

УЭ4

1

3

4

УЭ5

5

3

8

Итого

18

Оценка

….

Дифференцированное домашнее задание:

«Зачет»: Найдите в таблице «Периодической системы элементов Д.И. Менделеева» химические элементы, которые по своим свойствам ближе всего подходят к идеальному газу. Поясните свой выбор.

«Незачет»: § 63-64 [1, с.153-156].

Презентация(слайд 12).

7