Урок по физике «Молекулярно-кинетическая теория (МКТ)» с использованием дистанционных образовательных технологий

Пример организации учебного процесса и контроля усвоения знаний  в виде компьютерного тестирования в 10 заочной группе при изучении темы по физике «Молекулярно-кинетическая теория (МКТ)» с использованием Дистанционных образовательных технологий

Лекция по МКТ создана  в электронной оболочке MOODLE  и предназначена  для организации процесса изучения темы по физике «Основы Молекулярно-кинетической теории» (раздел «Молекулярная физика»)

Раздел «Молекулярная физика» в электронной оболочке  MOODLE выглядит следующим образом.

·         Молекулярная физика и тепловые явления

Тема: "Молекулярно-кинетическая теория (МКТ).
Агрегатные состояния вещества. Основные сведения о молекулах"

Что лежит лежит в основе всех вещей? Действительно ли, что песчинка включает в себя почти столько же мельчайших частиц, сколько звезд содержится во всей Метагалактике!

·     Материал темы

·     Молекулярно-кинетическая теория Файл

·     Агрегатные состояния вещества Файл

·     Примеры решения качественных задач Файл

·     Мониторинг № 1 Файл

·      

При изучении прошлой темы мы узнали, что лежит в основе всех вещей. Выяснили, каким образом из частиц можно "конструировать" твердые, жидкие и газообразные тела. Рассмотрим основные характеристики молекул (атомов).

·     Основные сведения о молекулах Файл

·     Примеры решения разноуровневых задач Файл

·     Мониторинг № 2 Файл

·     Самоподготовка

·     Плакат: "Силы взаимодействия частиц вещества" Страница

·     Плакат: "Строение твердых, жидких и газообразных тел" Файл

·     Плакат: "Моль - единица количества вещества" Страница

·     Коллекция физических экспериментов

·     Опытное обоснование основных положений МКТ Страница

·     Взаимодействие частиц друг с другом Страница

·     Задания

·     Упражнение № 1 (вопросы для самопроверки) Задание

·     Упражнение № 2 (вопросы для самопроверки) Задание

·     Упражнение № 3 (реши задачи) Задание

·     Тестовый опросник № 1: "Движение и взаимодействие частиц"

·     Кроссворд: "Движение и взаимодействие частиц" HotPot

·     Лабораторная работа: "Наблюдение взаимодействия различных веществ" Задание

·     Форум: "Обсуждаем возможность получения фотографий атомов"

Форум: "Обсуждаем проявления взаимодействия и движения частиц в быту и природе"

·     Дополнительный материал

·     Тренировочный тест по теме № 2 в форме ЕГЭ

·     Из истории развития МКТ Файл

·     Взаимодействие молекул Файл

·     Агрегатные состояния вещества Файл

·     Интересно почитать. История создания теории броуновского движения Файл

·     Интересно почитать. Плазма Файл

·     Структура и размер молекул Файл

·     Индивидуальное домашнее задание

·     Оценка за урок Задание

Работа с учебником §57 К широко распространенным природным явлениям относятся тепловые явления. Они играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Чтобы понять сущность тепловых явлений необходимо изучить молекулярную физику. Молекулярная физика - раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. Основу раздела составляет МКТ. Молекулярно-кинетическая теория (сокращенно МКТ) — теория, объясняющая тепловые явления и свойства макроскопических тел на основе представлений об их атомно-молекулярном строении. В основе молекулярно-кинетической теории лежат 3 положения: | 1. Все тела состоят из огромного числа частиц (молекул, атомов или ионов), между которыми есть промежутки. 2. Частицы вещества непрерывно и хаотически движутся. 3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются и отталкиваются, причем соотношение между притяжением и отталкиванием зависит от расстояний между частицами. В МКТ движение каждой молекулы описывается законами динамики. Число молекул в любом веществе огромно, поэтому практически невозможно написать систему уравнений движения для огромного числа частиц. Следовательно, метод молекулярной физики - статистический метод, основанный на теории вероятностей. Он позволяет находить средние величины, характеризующие движение частиц (среднюю скорость, среднюю энергию, среднее расстояние, которое проходят молекулы газа между дву я столкновениями, и др.). Такой подход дает возможность объяснить, например, свойства газов и процессы в них (сжатие, расширение, нагревание, диффузию) на количественном уровне. Молекулярная физика широко пользуется моделями молекул. В одних задачах молекулу принимают за материальную точку, точнее за шарик пренебрежимо малых размеров (разреженный газ), в других - за упругий шарик (реальный газ). В ряде задач оказывается необходимым считать, что молекула имеет форму гантели (два жестко соединенных шарика) - для двухатомных молекул или иную, более сложную форму (для многоатомных молекул).

Молекулярно-кинетическая теория. Агрегатные состояния вещества

· 

· 

· 

Молекулярно-кинетическая теория Первое положение МКТ Второе положение МКТ Третье положение МКТ

· 

Первое положение МКТ

· 

Эксперимент (фотоснимок своего эксперимента отправь в Форум) Рассмотрим один из экспериментов, подтвержающий справедливость первого положения МКТ. В один измерительный цилиндр наливают 50мл спирта, во второй - такой же объем воды. Переливают жидкости в третий измерительный цилиндр. Удивительно, но объем смеси получился не 100 мл, а меньше: около 95 мл! Почему же так произошло? Вывод.Вода и спирт состоят из мельчайших частиц. Однако молекулы спирта в 2-3 раза крупнее молекул воды. Поэтому при сливании жидкостей их частицы перемешиваются, и более мелкие частицы воды размещаются в промежутках между более крупными частицами спирта. Заполнение этих промежутков и способствует уменьшению общего объема веществ. Если у тебя будет такая возможность, то проведи этот эксперимент.. Вспомним основные сведения о мельчайших частицах: .... молекулой называют мельчайшую частицу вещества, обладающую всеми его химическими свойствами. Молекулы могут состоять из двух или нескольких атомов. ... атомом называется наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств, но не сохраняющая их. Атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Ядро атома состоит из нуклонов: Z протонов и N нейтронов, удерживаемых ядерными силами. Заряд ядра +Z - основная характеристика атома, обуславливающая его принадлежность к определенному химическому элементу. Порядковый номер элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева (атомный номер) равен числу протонов в ядре. ... ионом называется заряженная частица, обычно "получившаяся" из атома (или группы атомов), который или потерял, или приобрел один и больше электронов. . Ядро атома Фтора Укажем, что некоторые идеи (косвенные доказательства) о наличии невидимых глазу мельчайших частиц вещества, образующих его структуру, но разделенных пустыми промежутками, возникли на основе трактовки таких явлений, как: диффузия, испарение, конденсация, давление газов и т.п. Кроме того, существуют и прямые доказательства существования молекул (атомов). Ученым известны параметры молекул (атомов): размер, масса, скорость их движения и т.п., а с помощью электронного микроскопа(не оптического!) им удалось получить фотографии молекул. Опыт американского физика П.У. Бриджмена также экспериментально подтвержает первое положение МКТ путем сжатия в стальном цилиндре масла (см. рис. внизу)

Молекулярно-кинетическая теория Агрегатные состояния вещества Молекулярно-кинетическая теория Первое положение МКТ Второе положение МКТ Третье положение МКТ Второе положение МКТ Работа с учебником §60 Еще по теме: "Диффузия"(для любознательных) Еще по теме: "Броуновское движение" (для любознательных) Второе положение МКТ подтверждается существованием диффузии, испарения, давления газа на стенки сосуда, а также явлением броуновского движения. Диффузия — самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ. Броуновское движение — беспорядочное движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, обусловленное непрерывными беспорядочными соударениями этих частиц с молекулами жидкости (газа). История объяснения броуновского движения. (для любознательных). Тепловое движение — беспорядочное движение молекул. Движение броуновской частицы в жидкости Движение броуновской частицы возможно и в газе, причем оно более интенсивно, чем в жидкости. Траектории движения броуновской частицы Каковы же отличия и сходства между диффузией и броуновским движением? | | Сходство: Различие: оба явления доказывают существование молекул и промежуков между ними, непрерывность и хаотичностъ движения частиц вещества. броуновская частица движется под влиянием ударов молекул окружающей среды. Диффузия происходит в результате проникновения молекул (атомов) одного вещества в межмолекулярное (межатомное) пространство другого вещества. Причем диффузия будет происходить до тех пор, пока концентрация вещества не станет одинаковой.

· 

Молекулярно-кинетическая теория Агрегатные состояния вещества Молекулярно-кинетическая теория Первое положение МКТ Второе положение МКТ Третье положение МКТ Третье положение МКТ Работа с учебником §61 Еще по теме: "Взаимодействие молекул" (для любознательных) Между молекулами вещества действуют силы притяжения и отталкивания. Приведем примеры и свойства тел, объясняемые на основе 3 положения МКТ: - капельки дождя (или росы) повисают на проводах или листьях и некоторое время не падают вниз. В этом случае молекулярные силы уравновешивают силу тяжести капли; - малая сжимаемость твердых и жидких тел; - вязкость жидкостей; - твердость твердых тел; - сопротивляемость всех тел сжатию и растяжению (за исключением газов); -адсорбция и абсорбция. Вопросы: 1. Почему молекулярные силы не проявляются в газах и парах?Ответ. 2. Почему отдельные сломанные части вновь не взаимодействуют между собой? Ответ. Вывод: Силы межмолекулярного взаимодействия (притяжения и отталкивания): | 1. Действуют одновременно. 2. Равнодействующая этих сил зависит от расстояния между частицами. 3. Имеют электромагнитную природу и возникают в результате взаимодействия заряженных частиц (электронов и атомных ядер), входящих в состав атомов и молекул тел. На малых расстояниях молекулы притягиваются, но начинают отталкиваться, когда электронные оболочки атомов перекрываются. 4. Короткодействующие:обнаруживаются на расстояниях порядка собственных размеров молекул. 5. Не зависят от общего числа частиц в веществе.

· 

· 

Первые три пункта соответствуют первому блоку учебного материала , связанному с презентацией в форме, близкой к стандартной лекции.

Щелкнув на соответствующей строке учащийся может просмотреть теоретический материал (25 минут), разбор решения разноуровневых задач  (15мин)

Примеры решения задач

Задача 1. Чему равно количество вещества для алюминиевой отливки массой 5,4 кг? Указания: 1. В задаче речь идет о таком веществе (химическом элементе), как алюминий (Al). Следовательно, известна его молярная масса. Для ее определения следует воспользоваться таблицей Менделеева. В таблице Менделеева указана относительная атомная масса химически чистого элемента. Дальнейшую связь молярной и относительной атомной (молекулярной массы) смотри в материале первого блока. 2. Единицы некоторых физических величин следует записывать в СИ. Задача 2 В сосуде находится 3 моль кислорода. Сколько примерно молекул кислорода в сосуде? Указания: задача несложная. Однако приведено иное оформление задачи. Затем обучающийся переходит к проработке информации, используя конспект лекции и обращаясь к интересующим его пунктам. Пример таких пунктов приведен ниже. Задания Упражнение1 (для самопроверки) Дорогой ученик! Тебе предлагается ответить на вопросы. 1. Ответь на вопросы: а) Что такое МКТ и чем занимается МКТ? б) Почему в молекулярно-кинетической теории используются статистические методы? в) Приведи косвенные и прямые доказательства существования молекул. Вопрос для любознательных  Почему МКТ не всегда была научной теорией? 2. Определи, какое из перечисленных явлений подтверждают данные положения молекулярно-кинетической теории. Для заполнения таблицы используй значки "+", "-". (таблицу скопируй) Явление Первое положение Второе положение Третье положение Броуновское движение Взаимодействие токов Давление газа Движение Земли вокруг Солнца Испарение жидкости Колебания груза на пружине Конденсация пара Плавление и кристаллизация Поверхностное натяжение Распространение запаха Расширение тел при нагревании Склеивание тел Упругость тел 3. Каков физический смысл пословиц: а) "На мешке с солью и веревка соленая"? б) "Дружба, как стекло: разобьешь - не сложишь" Упражнение 2 (для самопроверки) Дорогой ученик! Тебе предлагается ответить на вопросы. Для заполнения таблицы следует ее выделить, скопировать и вставить в окно редактора. Прочитай, пожалуйста, вопросы Запиши свой ответ. а) Что такое количество вещества? Единицы количества вещества. Запиши расчетные формулы. б) Что показывает постоянная Авогадро? в) Что называется молярной массой? Задачи Задача № 1 Напиши свой вариант определения размера d молекулы оливкового масла объемом 1•10-9м3, имея только сосуд с водой. Подсказка: предположим, что капля масла на поверхности воды образует слой площадью S = 0,5м2 и толщиной d всего лишь в одну молекулу. Возможно тебе понадобится формула d = V / S. Задача № 2 Кусочек парафина массой 9•10-7 кг, брошенный в горячую воду, расправился и образовал пленку, площадь поверхности S которой 1м2. Определи диаметр d молекулы парафина, полагая, что толщина пленки равна диаметру молекулы. Плотность парафина 900 кг/м3. Возможно, что тебе нужна будет формула d = V / S Задание для любознательных Попробуй самостоятельно вывести формулу для числа молекул (атомов) вещества Упражнение3 (Реши задачу) Дорогой ученик! Тебе предлагается решить задачи. Каждая задача требует оформления и подробного решения! Задача 1 Какова масса 50 моль углекислого газа? (Ответ: m = 2,2кг.) Задача 2 Масса капельки воды равна 10-13кг. Из скольких молекул она состоит? (Ответ: N =3,3•1012) Задача 3 Чему равна масса молекулы водорода (Н2)? (Ответ: m0 =3,3•10-27кг ) Задача 4 Какое количество вещества составляют 5,418•1026 молекул (Ответ: ν = 900 моль) Задача 5 Какой объем занимают 100 моль ртути? (Ответ: V =1,5л) Задача 6 Где большее количество молекул в 1 моль кислорода или в 1 моль азота? Задача 7* Зная постоянную Авогадро, плотность данного вещества и его молярную массу, запиши (выведи) формулу для расчета числа молекул в единице массы данного вещества; в единице объема; в теле массой m; в теле объемом V. В качестве подсказки - таблица Менделеева. Начало формы Конец формы

Как видно, задания для самоконтроля  позволяют  предварительно протестировать уровень своих знаний.

 результат выполнения задания приведен  на скриншотах ниже.

С использованием информационного файла, в котором содержится «ядро учебного материала», разработаны файлы интерактивной информационной базы, содержащей не только информацию, но и тестовые задания.

Специальные программные элементы системы тестирования позволяют использовать указанные файлы одной или нескольких тем (разделов) и проводить тестирование освоения результатов всей темы, всего раздела или совокупности разделов .