Урок-модуль "Решение задач по теме «Первый закон термодинамики»"

Разделы: Физика


Цель урока:организовать самостоятельно-познавательную  деятельность учащихся при самостоятельном  решении задач.

Познавательный (образовательный) аспект:

  • Продолжить освоение  следующих специальных понятий:   1 закон термодинамики,    применение 1 закона термодинамики к изопроцессам,  на уровне воспроизведения, применения по образцу и творческого применения.
  • Углубить представления о таких понятиях, как  идеальный газ, внутренняя энергия, изменение внутренней энергии, количество теплоты, работа внешних сил, работа газа.
  • Формировать специальные умения и навыки:    навык грамотного выполнения математических записей.
  • Расширить понимание  знаний и отношений:  связь изменения внутренней энергии тела с изменением температуры, соотношением между работой внешних сил и работой газа, поглощение и выделение тепла, связь между изменением внутренней энергии с работой, совершенной над системой и количеством теплоты.
  • Расширить представление  о  молекулярно кинетической теории, уравнении состояния идеального газа, уравнении изменения внутренней энергии одноатомного и двухатомного газа.
  • Продолжить формирование общеучебных умений и навыков: умения работать с  учебными материалами,  умения планировать, контролировать ход своей деятельности, умения работать во времени, умения работать со справочными материалами, умения осознанного чтения, умения находить рациональные пути выполнения работы, умения применять свои знания и навыки по математике при самостоятельном изучении темы  «Решение задач на применение 1 закона термодинамики».

Развивающий аспект:

  • Продолжить формирование научного, теоретического и диалектического  мировоззрения.
  • Продолжить формирование знаний о процессе научного познания.
  • Продолжить формирование представлений об единой физической картине мира, материальности мира.
  • Развивать умение логически мылить, умение анализировать и  систематизировать  знания, делать вывод при самостоятельном  «Решении задач на применение 1 закона термодинамики».
  • Развивать память, воображение, концентрацию внимания, наблюдательность.
  • Развивать  осмысленную самостоятельность.

Воспитательный аспект:

  • Продолжить формирование мировоззренческих позиций.
  • Продолжить формирование умения критично оценивать результаты.
  • Продолжить формирование сознательной дисциплины.
  • Продолжить формирование системы нравственных  ценностей (настойчивости, целеустремленности, трудолюбия), формирование отношений к себе, одноклассникам, школе, стране.

Тип урока:   урок закрепления знаний.

Этап урока, время

Планируемая деятельность учителя

Деятельность учащихся

Содержание

Методы (контроль)

ОМ1
Организация начала урока 
(2 мин.)
Сообщается тема урока, цель урока УЭ0, тип урока, форма занятия.. Учащиеся мотивируются на самостоятельное изучение материала.
Оговариваются  критерий оценки:
  • оценка  3 – выполнение 1–3 заданий;
  • оценка 4 – выполнение 1–6 заданий;
  • оценка 5 – выполнение 1–7 заданий.
беседа Учащиеся визуально знакомятся с заданиями    Учащиеся  знакомятся с интегрирующей целью урока УЭ0
ОМ3
Актуализация знаний
УЭ0  – интегрирующая цель урока
УЭ1 – задание 1
Выписываются основные формулы, физические величины, необходимые для решения задач.
Наблюдение, координация в случае заминок, визуальный контроль.  
ОМ7-8
Закрепление знаний, контроль и самоспроверка
 УЭ2 – УЭ7   
Самостоятельное решение предложенных задач.
Все учащиеся начинают выполнять задание 2. Этщ задание 1 уровня сложности, в нем предоставлена  максимальная помощь,  предусмотренная во всех затруднительных моментах самостоятельного решения задач.
Задание 3.
Задача на закрепление материала, предложенного в задании 1.
Задания 3–6
Задачи минимального уровня сложности на отработку 1 закона термодинамики.
Задание 7.
Задача, в которой необходимо применить более глубокие умения и знания математики и физики.
Наблюдение, координация в случае заминок, визуальный контроль.    Самостоятельная работа по карточке с заданиями  разного уровня.

По завершении каждой части задания, учащимся предоставляется карточка для самопроверки

Карточки сдаются учителю для  контроля за выполнением заданий

ОМ9
Подведение итогов урока
(1 мин.)
  Беседа.  
ОМ10
Информация о домашнем задании
  Информация о домашнем задании предоставлена в карточке. Записывают дом. задание.

Структура урока-модуля

Принятые обозначения: ОМ – обучающий модуль, УЭ – учебный элемент
ОМ1 – модуль орг. Урока
ОМ3 – модуль актуализации знаний
УЭ0 – интегрирующая цель урока для ученика
УЭ1 задание 1
ОМ7-8 –    модуль закрепления и самоконтроля знаний
УЭ2 задание 2
УЭ3 задание 3
УЭ4 задание 4
УЭ5 задание 5
УЭ6 задание 6
УЭ7 задание 7
ОМ9 – модуль подведения итогов урока
ОМ10 – модуль домашнего задания

Интегрирующая цель для ученика

Закончив выполнять это задание, ученик должен:

Знать:

  • первый закон термодинамики
  • формулу изменения внутренней энергии для одноатомного и двухатомного газа
  • формулу работы газа и внешних сил
  • изменение температуры связано с изменением внутренней энергии

Уметь:

  • рассчитывать  изменение внутренней энергии, количества теплоты, работы
  • рассчитывать работу газа

Тема: решение задач с применением 1 закона термодинамики.

ОМ3 УЭ0 Цель: закончив выполнять это задание, ты должен:

Знать:

  • первый закон термодинамики;
  • формулу изменения внутренней энергии для одноатомного и двухатомного газа;
  • формулу работы газа и внешних сил;
  • изменение температуры связано с изменением внутренней энергии.

Уметь:

  • рассчитывать  изменение внутренней энергии, количества теплоты, работы;
  • рассчитывать работу газа.

Критерий оценки: «3» – задания 1–3, «4» – задания 1–6, «5» – задания 1–7

  УЭ1 Задание 1.

1. Запишите обозначения следующих величин:

– внутренняя энергия …
– изменение внутренней энергии …
– количество теплоты …
– работа внешних сил …
– работа газа …

2. Запишите   формулу 1 закона термодинамики…
3. Запишите   формулу расчета изменения внутренней энергии для одноатомного газа …
4. Запишите   формулу расчета изменения внутренней энергии для двухатомного газа …
5. Запишите   формулу работы внешних сил при сжатии…
6. Запишите соотношение между работой внешних сил и работой газа …

Справочный материал:

– 1 закон термодинамики: «Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе»

ОМ7-8 УЭ2 Задание 2.

1. Решите задачу:

Значение внутренней энергии изменилось от 500Дж до 300Дж. Нагревается или охлаждается газ?

Дано:

U1 =
U2 =
-----------
T2 ? T1

Ответ: …

2. Решите задачу:

Идеальный газ совершил работу 320Дж, при этом значение внутренней энергии изменилось от 500Дж до 300Дж. Нагревался или охлаждался газ? Поглощение или выделение теплоты произошло, и в каком количестве?

Порядок действий:

1. Внимательно прочитайте задачу.
2. Запишите кратко условие задачи, определи, что необходимо найти

Дано:                  СИ                       Решение

3. Запишите первый закон термодинамики в общем виде img2.gif (150 bytes)U = Q + A
4. Запишите 1 закон термодинамики применительно к данной задаче: т.к. в условии говорится о работе газа, замени в формуле А на А’ ( не забудь про знак).
5. Выразите из уравнения 1 закона термодинамики величину, которую необходимо найти (количество теплоты)
6. Подставьте в формулу все данные из условия задачи, рассчитай Q
7. Проанализируйте, какой знак у рассчитанного Q (подчеркни) положительное или отрицательное, сделай вывод (нужное подчеркни):

– тепло подводится к системе
– тепло выделяется системой

8. Запишите, охлаждается газ или нагревается …
9. Запишите ответ (дополните пропуски):

тепло …к системе, температура …

10. Обратите внимание, что тепло поступает, но происходит охлаждение. Внутренняя энергия уменьшается, т.к. сам газ совершает работу.

Справочный материал:
  • для определения изменения  величины необходимо из конечного значения вычесть начальное значение;
  • положительное числовое значение величины говорит о том, что величина увеличивается;
  • отрицательное числовое значение величины говорит о том, что величина уменьшается;
  • об изменении температуры можно судить только по изменению внутренней энергии (температура увеличивается, следовательно, внутренняя энергия увеличивается, температура уменьшается, следовательно, внутренняя энергия уменьшается)
    • работа газа обозначается А’
    • работа внешних сил обозначается А
    • А = – А’
  УЭ3 Задание 3.

Решите задачу.

Какое количества тепла получил газ, если при этом он совершил работу А=2.103Дж, а его внутренняя энергия  увеличилась на 600Дж.

Дано:

Запиши, как изменилась температура?

Ответ: …

Справочный материал:

– увеличилась на 600Дж – это и есть изменение внутренней энергии

  УЭ4 Задание 4.

Решите задачу.

При сжатии газа, была совершена работа 20Дж, и от нагревателя поступило количество теплоты 12Дж. Нагрелся или охладился газ?

Дано:

Ответ: …

Справочный материал:

– для определения изменения температуры необходимо определить изменение внутренней энергии

  УЭ5 Задание 5.

Решите задачу.

При поступлении в систему количества теплоты 60Дж, поршень переместился на 10см под действием силы давления газа, равной 60Н. Как изменилась внутренняя энергия и на сколько? Нагрелся или охладился газ?

Дано:

Ответ: …

Справочный материал:

А = Fs

  УЭ6 Задание 6.

Решите задачу.

На сколько изменится внутренняя энергия двух молей одноатомного газа при его нагревании на 80К?

Дано:

Ответ: …

Справочный материал:

См. задание 1

  УЭ7 Задание 7.

Решите задачу.

Одноатомный газ нагревается при постоянном давлении. Какая доля сообщенного газу количества теплоты идет на совершение работы?

Дано:

Ответ: ...

Справочный материал:

для сравнения Q, A и ?U необходимо выразить их через одинаковые величины, например, через ? и Т (можно через р и V)
– используй уравнение состояния Клапейрона-Менделеева для двух состояний, вычти одно из другого

Вернись в начало, прочитай цели, отметь, какие достигнуты.

Домашнее задание: Сотский Упр.15(3, 8, 9, 10)

Ответы задач:

Задание 2 .

Q = 120 Дж, энергия поглощается, температура понижается

Задание 3.

Q = 2600 Дж, температура увеличилась, т.к. увеличилась внутренняя энергия

Задание 4.

U = 32 Дж, газ нагрелся, т.к. внутренняя энергия увеличилась

Задание 5.

U = 54Дж, внутренняя энергия увеличилась, температура увеличилась

Задание 6.

U = 1934 Дж

Задание 7.

А = 2/5Q