Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетической энергии. Измерение скоростей молекул газа
Submitted by Ольга Владимировна Свириденко on Wed, 02/02/2011 - 21:50
Тип учебного занятия
Изучения нового материала и первичного закрепления знаний по теме «Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетической энергии. Измерение скоростей молекул газа»
Дидактическая цель
1 . Создать условия для осознания и осмысления основных понятий по теме «Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетической энергии. Измерение скоростей молекул газа»
Структура занятия
Организационный момент.
Целеполагание и мотивация.
Актуализация.
Первичное усвоение материала.
Осознание и осмысление учебной информации.
Первичное закрепление учебного материала.
Информация о домашнем задании.
Рефлексия (подведение итогов урока)
Личностные результаты
•развитие навыков коллективной работы
•развитие мотивов и смыслов учебно-познавательной деятельности
•самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
•формирование правильного представления о том, как надо задавать вопросы, в какой последовательности, что, по сути, является развитием мышления учащегося.
•формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нем ответы на поставленные вопросы и излагать его.
Метапредметные результаты
Регулятивные:
развитие познавательного интереса обучающихся и их творческих способностей;
развитие ценностных ориентаций – осознание практической ценности знаний, их значимости в современной жизни;
развитие умения планировать и регулировать свои действия в соответствии с поставленной задачей.
Коммуникативные:
развитие диалогической речи;
развитие навыков сотрудничества;
Познавательные:
формирование правильного представления о том, как надо задавать вопросы, в какой последовательности, что, по сути, является развитием мышления учащегося.
развитие умения ориентироваться в своей системе знаний:находить ответы на вопросы, используя свои знания, жизненный опыт и информацию, полученную на предыдущих уроках.
Предметные результаты
Обучающиеся должны знать:
средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа прямо пропорциональна абсолютной температуре: , где k – коэффициент Больцмана,
давление идеального газа прямо пропорционально концентрации молекул и абсолютной температуре газа: p = nkT.
в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул (закон Авогадро)
средняя квадратичная скорость движения молекул газов
Обучающиеся должны уметь:
Распознавать ситуации , в которых средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул одинакова;
Составлять уравнения для конкретной ситуации;
Находить давление газа в конкретной ситуации;
Распознавать ситуации, в которых газы оказывают одинаковое давление;
Распознавать ситуации, в которых газы одинаковое число молекул;
Воспроизведение ситуаций, в которых газы имеют одинаковое число молекул;
Находить среднюю квадратичную скорость жвижения молекул.
Ключевые понятия темы
средняя кинетическая энергия ;
абсолютная температура T;
коэффициент Больцмана ;
закон Авогадро;
средняя квадратичная скорость движения молекул газов
давление идеального газа p = nkT.
Ресурсы:
-основные
-дополнительные
«Физика 10 класс» учебник для общеобразовательных учреждений. Г.А. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Москва «Просвещение» 2010; ПК; презентация учителя;
ОМС Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры Информационный модуль посвящен теме "Основное уравнение молекулярно-кинетической теории" для базового уровня старшей школы. ООО «Физикон» Физикон http://www.physicon.ru Россия г. Долгопрудный, Московской обл. оф. 406, д. 7, ул
(знания, которые должны быть усвоены обучающимися)
Виды деятельности, адекватные знанию
Задания для учащихся, выполнение которых приведет к достижению запланированных результатов
Знание
• средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа прямо пропорциональна абсолютной температуре: , где k – коэффициент Больцмана,
•давление идеального газа прямо пропорционально концентрации молекул и абсолютной температуре газа: p = nkT.
•в равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул (закон Авогадро)
•средняя квадратичная скорость движения молекул газов
Эвристическая беседа
Самостоятельная работа
Проблемная ситуация: Баллоны электрических ламп заполняют азотом при пониженном давлении и температуре. Почему заполнение производят именно при таких условиях? Может быть изменение условия опасно для жизни?
Учебная задача 1: Найти зависимость между температурой газа и средней кинетической энергией молекул.
Учебная задача 2: Найти зависимостьмежду давлением газа и его температурой
3.Самостоятельная работа с учебником § 66 и интернет-ресурсами
1) Определить коэффициент k в формуле (1)
2) Найти связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия.
3) Найти связь между температурой и кинетической энергией
4)Определить зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры.
Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры Информационный модуль посвящен теме "Основное уравнение молекулярно-кинетической теории" для базового уровня старшей школы. ООО «Физикон» Физикон http://www.physicon.ru Россия г. Долгопрудный, Московской обл. оф. 406, д. 7, ул
1. Итак, восстановим всю цепочку наших рассуждений.
Понимание
•Выделять ситуации, в которых средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газов, содержащихся в одинаковых объемах, одна и та же.
•Выделять ситуации, в которых газы оказывают одинаковое давление на стенки сосуда.
• Выделять ситуации, в которых число молекул во всех случаях одинаково.
•Распознавать ситуации, в которых средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул одинакова;
• Распознавать ситуации, в которых газы оказывают одинаковое давление;
•Распознавать ситуации, в которых газы имеют одинаковое число молекул;
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газов, содержащихся в указанных объектах, одна и та же
1.Три баллона разной вместимости с одинаковыми газами находятся на улице под палящим солнцем
2.В подвале дома стоят баллоны с разными газами
3.В кузове грузовика находятся три баллона с газом
4.Герметично закрытые банки вместимостью 0,5 л, 1 л и 1,5 л, в которых находятся соответственно воздух, кислород и углекислый газ, поместили в сосуд с тающим льдом
5.Одну банку вместимостью 0,5 л заполнили воздухом и поместили в холодильник. Вторую банку вместимость 1 л заполнили воздухом и поставили на теплую батарею. Третью банку с воздухом вместимостью 0,75 л поставили на стол
6.Разные газы, находящиеся в разных закрытых сосудах, нагревают.
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых газы оказывают одинаковое давление
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1.Кислород концентрацией 5 • 1025 м-3 при температуре 00 С
2.Водород концентрацией 1,204 • 1024 м-3 при температуре 2730 С
3.Азот, занимающий при температуре 100 С объем 1 м3 и содержащий 2 •1010 молекул.
4. Аргон концентрацией 2 • 1020 м-3 при температуре 2830 С
5.Метан концентрацией 3,24 • 1015 м-3 при температуре 50 С
6.Гелий концентрацией 3,24 • 1017 м-3 при температуре 150 С
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых число молекул во всех трех случаях равно
1.p1 >p2 > p3
t1 = t 2 = t3
V1 = V2= V3
2.p1 =p2 = p3
t1 = t 2 = t3
V1 = V2= V3
3. p1 =p2 =p3
T1 =T 2 =T3
V1 =V2<V3
4.p1 <p2 <p3
t1 =t 2 =t3
V1 =V2=V3
5.p1=p2=p3
T1 =2T 2 =4T3
V1 =2V2=4V3
6.p1=2p2=p3
T1 =T2 =T3
V1 =V2/2=V3/3
Применение
•Находить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул указанных газов в указанных условиях.
•Находить давление газа в указанных условиях.
•Находить, чему равна (или как изменилась) средняя квадратичная скорость молекул указанных газов в указанной ситуации.
•Составлять уравнения для конкретной ситуации;
•Находить давление газа в конкретной ситуации;
•Воспроизведение ситуаций, в которых газы имеют одинаковое число молекул.
•Найдите среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул указанных газов в указанных условиях.
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1.Ксенон при температуре 2500 С
2.Азот при температуре 1000 С
3.Гелий при температуре 500 С
4.Водяной пар при температуре 150 С
5.Кислород при давлении 100 кПа
6.Водород при температуре 170 С
•Находить давление газа в указанных ситуациях
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1)Температура 00С, концентрация 3•1023м-3
2)Температура 1 К, концентрация 2•1021м-3
3) Температура 250С, концентрация 3•1020 м-3
4)Температура – 150С, концентрация 4•1019 м-3
5)1моль газа находится в баллоне вместимостью 0,1 м3 при температуре 1 К
6)моль газа находится в баллоне вместимостью 2 л при температуре 150 С
7)В сосуде размером 10*20*30 см находится водород массой 0,1 кг при температуре 200С
8)В сосуд вместимостью 2 л поместили 2 моля кислорода при температуре -500С
9)В цилиндрический сосуд высотой 1,5 м диаметром основания 50 см поместили 5 молей азота
10)Пары ртути в количестве 1018 молекул находятся в баллоне ртутной лампы объемом 3 •10-5 м3 при температуре 300 К
Анализ
• Находить, чему равна (или как изменилась) средняя квадратичная скорость молекул указанных газов в указанной ситуации.
•Придумывать ситуации, в которых газы имеют одинаковое число молекул.
• Воспроизведение ситуаций, в которых газы имеют одинаковое число молекул.
• Найдите, чему равна (или как изменилась) средняя квадратичная скорость молекул указанных газов в указанной ситуации.
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1.Азот при температуре 300С
2. Кислород при температуре 200С
3.Температура газа увеличилась в 4 раза
4.Азот при нормальных условиях, молярная масса 0,028 кг/моль
5.Газ массой 6 кг, объемом 4,9 м3 при давлении 200 кПа
6.Газ под давлением 5•105 Па, концентрация молекул 3•1025 м-3, масса молекулы 5•10-26 кг
7.Азот и кислород в атмосфере.
8.Аргон при нормальных условиях (молярная масса 40•10-3 кг/моль)
•Придумайте ситуации, в которых газы имеют одинаковое число молекул.
1.
2.
3.
•Раскройте особенности зависимостей между величинами, входящими в формулы , p =nkТ,
Синтез
•Соотношение справедливо для любых веществ, у которых движение атомов или молекул подчиняется законам механики Ньютона. Оно верно для жидкостей, а также и для твердых тел, где атомы могут лишь колебаться возле положений равновесия в узлах кристаллической решетки.
•Вычисление средней скорости молекул
•Вычисление средней скорости молекул.
•Решение задач на закон Авогадро
•Экспериментальное определение скоростей молекул – опыт Штерна
•
Оценка
•организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий
1.Обоснуйте важность понимания того факта, что температура является мерой кинетической энергии молекул.
- Ты считаешь меня многоученым? - спросил как-то Конфуций ученика.
- А разве нет? - ответил тот.
- Нет. - сказал Конфуций. - я лишь связываю все воедино.
Конфуций (слайд 2)
Сегодня на уроке нам вновь предстоит подтвердить истинность высказывания древнего мыслителя и философа Китая и связать воедино все наши познания о физической величине «температур».
У каждого из Вас на столе есть рабочий лист. Прошу Вас заполнять данный лист по мере продвижения по этапам.
Предлагаю Вам оценить Ваше настроение в начале пути, отметив смайлик, близкий Вашему состоянию.
Цели:
-создание позитивного эмоционального настроя учеников на урок.
Организационная
Сообщают об отсутствующих.
II
Проверка домашнего задания:
1. Защита исследовательской работы «Измерение температуры тела»
Целеполагание и мотивация.
Проблемная ситуация: Баллоны электрических ламп заполняют азотом при пониженном давлении и температуре. Почему заполнение производят именно при таких условиях? Может быть изменение условия опасно для жизни? (слайд 3)
Учитель: Проанализируем условие ситуации: лампы заполняют азотом при пониженном давлении и температуре. Следовательно, можно предположить, что между давлением газа и температурой существует определенная зависимость? Но с температурой связана скорость движения молекул, а следовательно и средняя кинетическая энергия молекул.
Какие же учебные задачи стоят перед нами?
Учебная задача 1: Найти зависимость между температурой газа и средней кинетической энергией молекул.
Учебная задача 2: Найти зависимостьмежду давлением газа и его температурой
(слайд 4)
Цели:
-создание условий через проблемную ситуацию для возникновения у учеников внутренней потребности включения в учебную деятельность;
-наметить шаги учебной деятельности.
Эвристическая беседа с учениками в
Фронтальная работа
Формулируют познавательную задачи урока, определяют план действий.
III
Актуализация.
Учитель:Какие ключевые понятия нам необходимо вспомнить для установления данной зависимости?
Ученик: Что такое температура?
Нам было известно, что температура – степень нагретости тела, измеряемая в градусах. На прошлом уроке мы узнали, что величину
Θ = PV/N можно тоже считать температурой и измерять в энергетических единицах – джоулях. Существует ли связь между энергетическими единицами измерения и градусами?
(слайд 5)
Цели:
-организовать актуализацию знаний учеников для вывода газовых законов;
- наметить план действий
Фронтальная беседа с учениками, в ходе которой учитель с учениками определяют план действий.
Первичное усвоение материала.
Учитель: Первый шаг нашей учебной деятельности.
PV/N =kT. (1)
Будем считать величину Θ прямо пропорциональной температуре Т, измеряемой в градусах
Θ =kT
Θ =PV/N
По этой формуле вводится температурная шкала (в градусах) не зависящая от вещества, используемого для измерения температуры. (слайд 5)
Анализ формулы:
1.Может ли температура, определяемая формулой, быть отрицательной? Почему?
2.Наименьшее возможное значение температуры? При каких условиях?
Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или при которой объем стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулем температуры. (слайд 7)
Английский ученый У. Кельвин ввел абсолютную шкалу температур. Нулевая температура по шкале Кельвина соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу Цельсия.
Единицей абсолютной температуры в СИ называется Кельвином (обозначается буквой К) (слайд 8)
3.Самостоятельная работа с учебником § 66 и интернет-ресурсами
Задание 1 группе:
1) Определить коэффициент k в формуле (1)
2) Найти связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия.
Задание 2 группе
3) Найти связь между температурой и кинетической энергией
4)Определить зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры.
Задание 3 группы:
Определить среднюю скорость движения молекул
Зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры Информационный модуль посвящен теме "Основное уравнение молекулярно-кинетической теории" для базового уровня старшей школы. ООО «Физикон» Физикон http://www.physicon.ru Россия г. Долгопрудный, Московской обл. оф. 406, д. 7, ул
(слайд 10)
Проверка: слайд 11-15
Цели:
Организовать условия для первичного усвоения материала
Сначала фронтально в ходе эвристической бесед выводит формулу и начинает анализ данной формулы
Ученики, погружаясь в материал, с помощью учителя продолжают первичное усвоение самостоятельно в ходе работы с учебником
Работа в группах
Осознание и осмысление учебной информации
2. Итак, восстановим всю цепочку наших рассуждений.
Проблема: Баллоны электрических ламп заполняют азотом при пониженном давлении и температуре. Почему заполнение производят именно при таких условиях? Может быть изменение условия опасно для жизни?
Ключевые понятия:
Абсолютная температура
Абсолютная шкала температур
Постоянная Больцмана
Связь абсолютной шкалы и шкалы Цельсия
Связь средней кинетической энергии и температуры
Зависимость давления газа от его концентрации и температуры
Закон Авогадро
Решение: во время работы лампа разогревается и давление газа внутри нее повышается, что может привести к взрыву, если начальное давление будет равно атмосферному.
(слайд 11)
Педагог: Сформулируйте тему урока, проанализировав новые для вас ключевые понятия.
Физминутка. Думающий колпак (слайд 17) Это упражнение помогает учащимся сосредоточить внимание на собственном слухе и процессе слушания, а также способствует развитию памяти. Оно также снимает напряжение в мышцах головы. В этом упражнении большим и указательным пальцами мягко оттягивают назад и прижимают, массируя, раковины ушей. Массаж начинают сверху и идут вниз вдоль «свернутых» частей ушной раковины вплоть до мочек ушей.
Учебные инструкции:
• Держите голову прямо, чтобы подбородку было удобно.
• Упражнение повторяют трижды или более раз.
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газов, содержащихся в указанных объектах, одна и та же (слайд 18)
1.Три баллона разной вместимости с одинаковыми газами находятся на улице под палящим солнцем
2.В подвале дома стоят баллоны с разными газами
3.В кузове грузовика находятся три баллона с газом
4.Герметично закрытые банки вместимостью 0,5 л, 1 л и 1,5 л, в которых находятся соответственно воздух, кислород и углекислый газ, поместили в сосуд с тающим льдом
5.Одну банку вместимостью 0,5 л заполнили воздухом и поместили в холодильник. Вторую банку вместимость 1 л заполнили воздухом и поставили на теплую батарею. Третью банку с воздухом вместимостью 0,75 л поставили на стол
6.Разные газы, находящиеся в разных закрытых сосудах, нагревают.
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых газы оказывают одинаковое давление (слайд 19)
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1.Кислород концентрацией 5 • 1025 м-3 при температуре 00 С
2.Водород концентрацией 1,204 • 1024 м-3 при температуре 2730 С
3.Азот, занимающий при температуре 100 С объем 1 м3 и содержащий 2 •1010 молекул.
4. Аргон концентрацией 2 • 1020 м-3 при температуре 2830 С
5.Метан концентрацией 3,24 • 1015 м-3 при температуре 50 С
6.Гелий концентрацией 3,24 • 1017 м-3 при температуре 150 С
•Выделите ситуации (обведите номер рамкой), в которых число молекул во всех трех случаях равно (слайд 20)
1p1 >p2 > p3
t1 = t 2 = t3
V1 = V2= V3
2p1 =p2 = p3
t1 = t 2 = t3
V1 = V2= V3
3. p1 =p2 =p3
T1 =T 2 =T3
V1 =V2<V3
4p1 <p2 <p3
t1 =t 2 =t3
V1 =V2=V3
5p1=p2=p3
T1 =2T 2 =4T3
V1 =2V2=4V3
6p1=2p2=p3
T1 =T2 =T3
V1 =V2/2=V3/3
Цели: создать условия для осознания и осмысления учебной информации через анализ конкретных ситуаций
Учитель консультирует, помогает, тем, кто испытывает затруднения
Работа в группах
Первичное закрепление учебного материала.
•Найдите среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул указанных газов в указанных условиях. (слайд 21)
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1.Ксенон при температуре 2500 С
2.Азот при температуре 1000 С
3.Гелий при температуре 500 С
4.Водяной пар при температуре 150 С
5.Кислород при давлении 100 кПа
6.Водород при температуре 170 С
•Находить давление газа в указанных ситуациях (слайд 22)
Ситуация
Формула
Вычисления
Ответ
1)Температура 00С, концентрация 3•1023м-3
2)Температура 1 К, концентрация 2•1021м-3
3) Температура 250С, концентрация 3•1020 м-3
4)Температура – 150С, концентрация 4•1019 м-3
5)1моль газа находится в баллоне вместимостью 0,1 м3 при температуре 1 К
6)моль газа находится в баллоне вместимостью 2 л при температуре 150 С
7)В сосуде размером 10*20*30 см находится водород массой 0,1 кг при температуре 200С
8)В сосуд вместимостью 2 л поместили 2 моля кислорода при температуре -500С
9)В цилиндрический сосуд высотой 1,5 м диаметром основания 50 см поместили 5 молей азота
10)Пары ртути в количестве 1018 молекул находятся в баллоне ртутной лампы объемом 3 •10-5 м3 при температуре 300 К
Учитель консультирует, помогает, тем, кто испытывает затруднения
Работа в парах
VII
Информация о домашнем задании.(слайд 23)
1.§ 66, 67
•Придумайте ситуации, в которых газы имеют одинаковое число молекул.
1.
2.
3.
Учитель комментирует домашнее задание, отвечает на вопросы
Записывают домашнее задание в дневник, задают вопросы
VIII
Анализ деятельности(слайд 24)
1.Раскройте особенности зависимостей между величинами, входящими в формулы , p =nkТ,
2.Обоснуйте важность понимания того факта, что температура является мерой кинетической энергии молекул.
На: Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетичес
Спасибо за открытые предоставленные материалы. Большая помощь в работе!!!
Элен
На: Абсолютная температура. Температура - мера средней кинетичес
Спасибо за открытые предоставленные материалы. Большая помощь в работе!!!
Элен