Решение задач по основам термодинамики: Методическая разработка к уроку

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

Андреева Л.В. (учитель информатики), Юдина И.А. (учитель физики) школа № 23, г. Владивосток Тема: Решение задач по основам термодинамики Интегрированный урок: физика + информатика. 10 класс. Углубленный курс изучения физики. Цели урока Образовательные: закрепить знание I закона термодинамики для изопроцессов путем решения задач; сформировать у учащихся умение решать физические задачи, используя среду электронной таблицы; закрепить умения и навыки учащихся: ввод и редактирование данных в таблицу, выполнение расчетов, использование функции автозаполнения, построение графиков и диаграмм в среде Excel. Развивающие: формирование критического и творческого мышления; формирование умения практически применять знания, умения и навыки в различных ситуациях; развивать мыслительную деятельность учащихся. Воспитательные: формирование в сознании учащихся научной картины мира, самостоятельности и активности в учебном процессе; использование информационных технологий с целью повышения интереса к изучению физики. Оборудование: компьютеры; программное обеспечение: табличный процессор Excel, обучающая программа в среде Power Point, контролирующая программа в среде Word; технологическая карта к уроку. Этап урока Название Цель I. Вступление. 1. Постановка Актуализация перед учащизнаний. мися учебных задач.

Деятельность учителя учащихся Ставит перед учащимися основные учебные задачи: разобрать физическую сущность задачи, использовать среду электронных таблиц для проведения

Результат

Выводы

Примечание При проведении урока класс делится на подгруппы, чтобы каждый ученик имел возможность самостоятельно работать за компьютером.

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

2. Проверить знания учащихся по теме: «Термодинамика». 3. Продолжить формирование грамотных монологических ответов.

II Изучение нового материала, систематизация изученного.

1. Обеспечить доказательность I закона термодинамики путем решения физической задачи.

анализа физического процесса. Проводит фронтальную беседу: 1. Какие физические величины относятся к макроскопическим параметрам, характеризующим газ? 2. Запишите уравнение, связывающее эти физические величины. 3. Перечислите основные газовые процессы. 4.Сформулируйте I закон термодинамики. Формулирует условие задачи.* Разбирает с учащимися физическую сущность задачи.

Урок начинает учитель физики. Участвуют в опросе, ведут обсуждение проблемы.

Сформулированы понятия предыдущих уроков: макроскопические параметры, газовые законы, I закон термодинамики.

1. К макроскопическим параметрам относятся температура, объем, давление. 2. pv = (m/M)RT 3. Изобарный, изотермический, изохорный процессы. 4. Q = A/ + ∆U.

Создана мотивация к изучению нового материала.

Участвуют в обсуждении задачи, самостоятельно решают задачу, проверяют решение.

2. Исследовать Учитель физики Заполняют табзависимость тер- формулирует зада- лицу, содержа-

Сформированы навыки решения задач на применение I закона термодинамики.

Ответы на воп- * условие задачи рос задачи: представлено в 12,4 кДж; технологической 44,1 кДж; карте к уроку. 33,7 кДж. С учащимися работает учитель физики. Расчетные формулы:

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

модинамических параметров от температуры, сохраняя при этом неизменными массу газа и величину изменения его объема. 3. Использовать для более наглядного отображения зависимости расчетных параметров модели от исходных данных графики и диаграммы.

ние: построить зависимость термодинамических характеристик от начальной температуры газа, задавая температуре различные значения, в среде электронных таблиц, построить энергетическую диаграммму, наглядно отображающую I закон термодинамики. Учитель информатики проводит фронтальный опрос по вопросам: ввод и редактирование данных в таблицу, выполнение расчетов, использование функции автозаполнения, построение графиков и диаграмм в среде Excel. Контролирует работу учащихся в среде электронных таблиц.

A = (m/M)RT1; Q = cpm T1; ∆U = Q – A/.

щую исходные данные и расчетные формулы.

Принимают участие в опросе, самостоятельно работают за персональным компьютером, выполняя задание 2.* Строят графические зависимости и энергетическую диаграмму, результаты построений сохраняют в файле под своей фамилией в папке 10 Б класс.

Построены графические зависимости термодинамических параметров от температуры в среде электронных таблиц.

С учащимися работает учитель информатики.

*

задание 2 представлено в технологической карте к уроку.

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

III. Проверка степени понимания учащимися нового материала.

1. Формирование у учащихся мыслительной деятельности при анализе, обобщении результатов моделирования в электронных таблицах; умение увидеть в числах реальный процесс. IV. Рефлексия. 1. Осуществление Домашнее зада- контроля за ЗУН с ние. учетом возрастных и психологических особенностей учащихся.

Наблюдают за работой учащихся, оказывают необходимую помощь.

Анализируют результаты графических зависимостей, отвечая на вопросы в документе «Результаты исследования».

Отмечают результаты работы учащихся. Задают вопросы, побуждающие к рефлексии урока: «Что на уроке было главным? Что было интересным? Что нового сегодня узнали?» Поясняют домашнее задание.

Проводят само- Учащиеся оцениоценку, отвечают ли свою работу на вопросы. на уроке. Записывают домашнее задание.

Провели анализ результатов исследования, ответы сохранили в файле под своей фамилией в папке 10 Б класс.

Ответы учащихся сохраняются на учительский компьютер.

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

Технологическая карта

Тема урока: Решение задач по основам термодинамики. Задание 1. Кислород массой 160 г находится при температуре 27°С. При изобарном нагревании в 2 раза увеличивается его объем. Найдите работу газа при расширении, количество теплоты, которое пошло на нагревание, а также изменение внутренней энергии. Удельная теплоемкость кислорода при постоянном давлении равна 920 Дж/(кг·К), молярная масса – 0,032 кг/моль, универсальная газовая постоянная – 8,31 Дж/(моль·К). Дано:

С.И.

Решение:

Задание 2. С помощью электронных таблиц Excel постройте зависимость работы газа при расширении, зависимость количества теплоты, которое пошло на нагревание кислорода, и зависимость изменения его внутренней энергии от начальной температуры газа, задавая температуре различные значения, но при этом сохраняя постоянными массу газа и величину изменения его объема. Постройте энергетическую диаграмму, на которой укажите количество полученной газом теплоты Q, совершённую работу A и изменение ΔU внутренней энергии газа в данном процессе при температуре 273 К. Указания к заданию: 1. Считать, что температура изменяется от 273 К до 300 К с шагом 3 К. 2. Заполните таблицу:

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

Физическая величина А, Дж Q, Дж ΔU, Дж

Расчетная формула

Задание 3. Проанализируйте результаты графических зависимостей, ответив на вопросы в документе «Результаты исследования». Ответы сохраните в файле под своей фамилией на компьютер К-14t, в папку Мои документы, 10 Б класс. Результаты задания 2 Зависимость термодинамических параметров от температуры

T, К 273 276 279 282 285 288 291 294 297 300

Q, Дж 40185,60 40627,20 41068,80 41510,40 41952,00 42393,60 42835,20 43276,80 43718,40 44160,00

A, Дж 11343,15 11467,80 11592,45 11717,10 11841,75 11966,40 12091,05 12215,70 12340,35 12465,00

∆U, Дж 28842,45 29159,40 29476,35 29793,30 30110,25 30427,20 30744,15 31061,10 31378,05 31695,00

Центр образовательных информационных технологий ПИППКРО

A(T)

Q(T) Q 44500 44000 43500 43000 42500 42000 41500 41000 40500 40000 39500 270

A 12600 12400 12200 12000 11800 11600 11400

275

280

285

290

295

300

11200 270

T 305

T 275

280

285

290

295

300

305

I закон термодинамики U 45000

U 32000 31500

35000

31000

∆U, Дж

30000

30500

Q, Дж

25000

30000

20000

29500

15000

29000 28500 270

Q, Дж

40000

A, Дж A, Дж

10000

275

280

285

290

295

300

T 305

5000 0 T

∆U, Дж