Разработка урока по теме: "Первый закон термодинамики"

• 1 слайд

  Урок физики 10 класс
  Учитель физики
  Русанова Юлия Александровна
  
  1
  

• 2 слайд

  2
  Первый закон термодинамики
  Закон сохранения энергии для тепловых процессов
  ©visi
  

• 3 слайд

  «За основу тут мы берем положение такое: из ничего не творится ничего»
  
  Лукреций Карл, «О природе вещей»
  3
  

• 4 слайд

• 5 слайд

  5
  Знание формул
  1.Количество вещества
  2. число частиц
  3. концентрация молекул
  4.основное уравнение МКТ
  5. уравнение МКТ через Т
  6. уравнение МКТ через ρ
  7.Уравнение Менделеева-Клапейрона
  
  

• 6 слайд

  6
  8. уравнение Клапейрона
  9. закон Бойля-Мариотта
  10.средняя кинетическая энергия молекул
  

• 7 слайд

  7
  

• 8 слайд

  8
  Изобразить в координатных осях p-V и V - T
  

• 9 слайд

  9
  Что надо выяснить:
  Связь между какими величинами выражает данный закон?
  Формулировка закона и математическая запись закона.
  Когда и кто впервые сформулировал данный закон?
  Опыты, подтверждающие справедливость закона.
  Учёт и использование закона на практике.
  
  

• 10 слайд

  10
  Внутренняя энергия
  U = (WK + W П ) N.
  Как же можно изменить?
  

• 11 слайд

  11
  Способы изменения внутренней энергии
  ∆U
  A
  Q
  А- работа
  Q-количество теплоты
  ∆ U-изменение внутренней
  энергии
  

• 12 слайд

  12
  ΔU = Q + A'
  Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.
  

• 13 слайд

  13
  Так как работа внешних сил над газом A' равна работе самого газа А , но взятого с обратным знаком (A' = - А), то
  ∆U = Q – A, или Q=A + ∆ U
  

• 14 слайд

  14
  Первый закон термодинамики
  
  А- работа газа
  Q-количество теплоты
  ∆ U-изменение внутренней энергии
  
  Q=A + ∆ U
  В термодинамической системе количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение внутренней энергии и на работу системы над внешними телами.
  

• 15 слайд

  15
  Запомни правила:
  Q > 0 , если теплота передается системе (газу)
  A > 0 , если работу совершает система (объем газа увеличивается)
  Q=∆ U, если система не совершает работу (A = 0 )
  Q=0, то A = - ∆ U, значит работа совершается над системой внешними силами
  
  

• 16 слайд

  16
  В изолированной системе
  Изолированная система не обменивается теплотой с окружающими телами(Q=0).
  Над ней не совершается работа внешними силами(Авн = 0)
  Следовательно: ∆U=U2 – U1=0
  или U2=U1= соnst
  Внутренняя энергия
  замкнутой, изолированной
  системы сохраняется.
  

• 17 слайд

  17
  Суть 1 закона термодинамики
  Изменение определенной энергии не зависит от процесса и определяется только начальным и конечным состоянием системы.
  

• 18 слайд

  18
  Этот закон был открыт в середине XIX в. немецким ученым, врачом по образованию Р. Майером (1814-1878), английским ученым Дж. Джоулем (1818-1889) и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого ученого Г. Гельмгольца (1821-1894).
  
  
  

• 19 слайд

  19
  Закон учитывается и в животном мире. Объясните форму ушей лис, применяя 1 закон термодинамики
  

• 20 слайд

  20
     Невозможность создания вечного двигателя
  Из первого закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает тепло (Q=0), то работа A´ может быть совершена только за счет убыли внутренней энергии. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.
  
  
  

• 21 слайд

  21
  Домашнее задание
  1. § 5.2
  2. Зачем протапливают помещения: для повышения температуры или внутренней энергии?
  3. решить задачи из таблицы
  Майер отправился на голландском корабле в Индонезию, в качестве судового врача. Это путешествие сыграло важную роль в его открытии. Работая в тропиках, он заметил, что цвет венозной крови у жителей жаркого климата более яркий и алый, чем темный цвет крови у жителей холодной Европы.
  

• 22 слайд

  22
  Роберт Юлиус Майер
  
  Майер по профессии врач, работал некоторое время судовым врачом. Однажды штурман сказал ему, что во время сильной бури вода нагревается. Майер занес замечание штурмана в свой дневник и впоследствии проверил его (наши восьмиклассники тоже проверяли, а вы сможете это сделать?).
  В порту у берегов Явы он заметил, что кровь матросов значительно светлее венозной крови жителей умеренных поясов. Местные врачи объяснили, что такой цвет крови - обычное явление для этих мест.
  Роберт Майер установил количественное соотношение между теплотой и работой и первый вычислил значение механического эквивалента тепла.
  

• 23 слайд

  23
  Майер правильно объяснил яркость крови у жителей тропиков: вследствие высокой температуры организму приходится вырабатывать меньше теплоты. Ведь в жарком климате люди никогда не мерзнут. Поэтому в жарких странах артериальная кровь меньше окисляется и остается почти такой же алой, когда переходит в вены.
  
  

• 24 слайд

  24
  Выполни задание
  1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?
  А. увеличилась на 400 Дж
  Б. увеличилась на 200 Дж
  В. уменьшилась на 400 Дж
  Г. уменьшилась на 200 Дж
  2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?
  А. увеличилась на 400 Дж
  Б. увеличилась на 200 Дж
  В. уменьшилась на 400 Дж
  Г. уменьшилась на 200 Дж
  

• 25 слайд

  25
  3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества в этом процессе?
  А. отдал 600 Дж
  Б. отдал 300 Дж
  В. получил 300 Дж
  Г. не отдавал и не получал теплоты.
  4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 300 Дж. Какое количество теплоты получил газ?
  А. отдал 600 Дж
  Б. отдал 300 Дж
  В. получил 600 Дж
  Г. получил 300 Дж
  

• 26 слайд

  26
  Проверь и поставь оценку
  1.Б 2. В 3. Г 4. В
  Критерий оценивания:
  4 задачи –“5”
  3 задачи –“4”
  2 задачи –“3”
  

Разработка урока в 10 классе

Тема: Первый закон термодинамики.  

Цели:

• актуализировать знания учащихся по изучаемой теме; добиться усвоения учащимися закона сохранения и превращения энергии для тепловых процессов – первого закона термодинамики; показать практическую значимость закона;
• способствовать развитию умения сопоставлять факты; логично и сжато строить свой ответ; систематизировать учебный материал;
• показать всеобщность этого закона, используя межпредметные связи курсов физики, биологии,  создать условия для создания положительной мотивации учебной деятельности;

Оборудование:  Компьютерная презентация, листы самоконтроля.

Оформление: на доске -

• тема урока, дата, эпиграф, запись плана изучения закона; плакат “Должны знать/уметь”

Эпиграф. «За основу тут мы берём положение такое:

Из ничего не творится ничего»

Лукреций Кар, «О природе вещей»     (слайд №4)                      

Ход урока

I Актуализация опорных  знаний.  

1. у доски вывод формулы «внутренняя энергия идеального газа»  - 1 ученик

2. решение задачи из сборника ЕНТ 2010 В 4 (14) 

3. задание для учащихся с повышенной мотивацией к учению:   (слайд №5)

4.Работа с классом:   1) осуществляют взамоопрос по вопросам, подготовленным дома

                                    2) проверка знаний формул по слайдам № 6,7

                                    3) проверка решения задач по таблице (сл. № 8)

проверка умений работы с графиками: на рис. изображен циклический процесс. Изобразить его в координатных осях p-V и V – T (сл. № 9)

Отчет о выполнении заданий заносится в карточку

Фамилия, имя____________________

Знание теории	Знание формул	Умение решать задачи	Умение читать графики	Примечание

I I. Актуализация новых знаний.

План урока (сл. №10)

Связь между какими величинами выражает данный закон?

Формулировка закона и математическая запись закона.

Когда и кто впервые сформулировал данный закон?

Опыты, подтверждающие справедливость закона.

Учёт и использование закона на практике.

1. Еще раз термин  «Внутренняя энергия» U = (W_K + W _П ) N.  (сл. №11)

Проблемный вопрос: Как же можно изменить ВЭ? (1. изменяя W_K  молекул 2. изменяя W _П молекул) , (сл. №12)т.е

2.

3. ΔU = Q + A'  (сл. №13, 14)

Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе

4. Так как работа внешних сил над газом A' равна работе самого газа А , но взятого с обратным знаком (A' = - А), то

 ∆U = Q – A, или

                            Q=A + ∆ U  -  В термодинамической системе количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение внутренней энергии и на работу системы над внешними телами.

Это и есть: Первый закон термодинамики (сл. №15)

5 Правило знаков (сл. №16, 17) Q > 0 , если теплота передается системе (газу)

A > 0 , если работу совершает система (объем газа увеличивается)

Q=∆ U, если система не совершает работу (A = 0 )

Q=0, то A = - ∆ U, значит работа совершается над системой внешними силами

Изменение определенной энергии не зависит от процесса и определяется только начальным и конечным состоянием системы. Это значит, что ВЭ – в замкнутой системе сохраняется

6.  (сл. №19) Этот закон был открыт в середине XIX в. немецким ученым, врачом по образованию Р. Майером (1814-1878), английским ученым Дж. Джоулем (1818-1889) и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого ученого Г. Гельмгольца (1821-1894).

1842 год - статья Р. Майера “Замечания о силах неживой природы” Формула закона сложна, будет понятна на простых примерах. Когда человек болеет у него поднимается температура, и увеличивается внутренняя энергия. Человек принимает лекарства, понижающие температуру, вызывающие потоотделение. Количество теплоты отрицательно, так как тепло отдаётся. Температура снижается до нормальной температуры. И не зря открыл закон врач

7. Невозможность создания вечного двигателя: Из первого закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает тепло (Q=0), то работа A´   может быть совершена только за счет убыли внутренней энергии. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать (сообщение ученика)

(сл. №21)

IV. Закрепление материала.   

  Закон учитывается и в животном мире. Решение задач: а) качественных

На экране проецируется рисунок с лисами: фенёк, среднерусская лиса и песец

Задание. Объясните форму ушей лис. (учащиеся применяют 1 закон термодинамики для объяснения формы ушей, связи их формы с климатом) (сл. №20)

Домашнее задание:

1. § 5.2

Вопросы творческого характера:

2. Зачем протапливают помещения: для повышения температуры или внутренней энергии?

3.  Майер отправился на голландском корабле  в Индонезию, в качестве судового врача. Это путешествие сыграло важную роль в его открытии. Работая в тропиках, он заметил, что цвет венозной крови у жителей жаркого климата более яркий и алый, чем темный цвет крови у жителей холодной Европы.