Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания»



Скачать 159,16 Kb.
Дата20.05.2015
Размер159,16 Kb.
ТипУрок

Сумакова Лидия Артемовна, учитель физики высшей квалификационной категории школы №887 ЗАО.

Особенности использования компьютерного диска «Открытая физика на уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и «Гармонические колебания» в 10 классе.

Трудно переоценить значение информационных технологий в обучении физике. Практически все уроки физики насыщены опытными наблюдениями, графиками, задачами. Так демонстрации некоторых понятий невозможны в рамках школьного эксперимента по причинам вполне объективным: устаревшее школьное оборудование, эксперимент требует высокого напряжения, эксперимент невозможно наблюдать без специального оборудования.

Для решения этих проблем в своей работе я использую компьютер и компьютерный диск «Открытая физика».

Лабораторные работы в программе «Открытая физика» включают в себя теоретический допуск в виде тестов, закрепление в виде задач, которые подобраны по возрастающей степени сложности, что позволяет правильно оценить знания учащихся на этих уроках.

Программа «Открытая физика» включает в себя достаточный блок задач разной степени сложности, которые используются для подготовки итоговых контрольных работ. Некоторые типовые задачи сопровождаются развернутым решением, что очень важно для самоподготовки и тренинга учащихся.

Примером возможности использования данной программы являются методические разработки двух уроков, которые с успехом проводились мною в 10 классе.



Урок “Газовые законы” является тринадцатым по теме “Основы МКТ”.

Многие процессы изменения состояния газов в природе и в тепловых машинах происходит так, что один из трех макроскопических параметров (объем, давление или температура) остается постоянным. Два других параметра при этом изменяются.

Урок насыщен опытными наблюдениями, графиками, задачами. Для повышения интенсивности развития урока я использую компьютер на своем рабочем месте, мультимедиапроектор, экран.

Учебно-воспитательные задачи
Дидактическая цель

1) Научить учащихся применять уравнение Менделеева-Клайперона к частным случаям процессов в газах

2) Дать понятия, формулу зависимости переменных параметров и графики зависимости в различных координатных осях для газов в изотермическом, изохорном и изобарном процессах.
Воспитательная цель

Научить применять причинно-следственную категорию материалистической диалектики при объяснении изменения давления газа с изменением объема и температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории.


Основные знания и умения

1) уметь устанавливать параметры начального и конечного состояния газа, функциональной зависимости в газовых процессах и решать задачи на нахождение неизвестных параметров

2) строить и анализировать графики изопроцесов в газах

3) находить нормальный объем газа


Методические рекомендации
Последовательность изложения нового материала

1) качественная зависимость давления газа от концентрации и скоростей поступательного движения молекул

2) связь между параметрами начального и конечного состояния газа

3) уравнение состояния газа при неизменной его массе

4) определение нормального объема газа

5) понятие изопроцессов в газах

6) изотермический процесс. Закон Бойля-Мариотта

7) изобарный процесс. Закон Гей-Люссака

8) Изохорный процесс. Закон Шарля
Оборудование

- Цилиндр переменного объема

- Манометр демонстрационный

- Трубка резиновая

- Стеклянная колба с пробкой, через которую пропущены Г-образные стеклянная трубка с каплей воды

- Электрическая плитка

- Термометр

- Сосуд с водой

- Компьютер Pentium - совместимый, 16 Mb RAM, 40 Mb на HDD, 4-х CD-ROM, видеокарта с поддержкой 800x600 - 16-бит, 16-ти битная звуковая карта, мультимедиапректор, экран.

- Операционная система Windows - 98/МЕ, NT/2000, XP

- CD-ROM "Открытая Физика 2.0 часть I" под редакцией профессора МФТИ С. М. Козела, раздел "Изопроцессы в газах"
Демонстрация

Зависимость между объемом и давлением газа при постоянной температуре; зависимость объема газа от температуры при постоянном давлении; зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме.

Все демонстрации проводятся с целью показа качественной зависимости между переменными параметрами газа.

Мотивация познавательной деятельности учащегося

В технике часто встречаются процессы, когда изменение состояния газа происходит при одном постоянном параметре, или малыми изменениями этого параметра пренебрегают. В этом случае очень важно знать, как протекает изопроцесс.
План занятия
Изучение нового материала

I. Провести вступительную беседу с последующим вопросом:

1) Что выражает основное уравнение кинетической теории газа

2) От чего зависит давление газа на стенки сосуда

3) По какой формуле вычисляется концентрация молекул газа

4) Как зависит, с точки зрения МКТ, давление газа от концентрации молекул и скорости их движения

II. связь между параметрами начального и конечного состояния газа. Уравнение Менделеева-Клайперона устанавливает связь между параметрами одного и того же состояния газа. Установим связь между параметрами 2-х состояний газа. Пусть параметры начального состояния параметры конечного состояния . Запишем уравнение состояния газа: . Разделив почленно, получим



рис 1.
Уравнение состояния газа при неизменной его массе. Если при изменении состояния газа не меняется его масса, то уравнение Менделеева-Клайперона принимает вид (Уравнение Клайперона).

С помощью компьютерного диска «Открытая физика. Часть1» провожу беседу по II вопросу нового материала, а затем ввожу понятие изопроцессов в газе. Учащиеся выполняют в тетради данную на рисунке 1 схему, которая проецируется на экран.

Продолжается беседа учителя с использованием рисунка 1. Переход данной массы газа из одного состояния в другое при одном постоянном параметре называется изопроцессом. Таких изопроцессов три: изотермический (T=const), изобарный и изохорный (V=const).


рис. 2


Рассмотрим изотермический процесс. Демонстрация зависимости между объемом и давление данной массы газа при постоянной температуре. Из уравнения Клайперона имеем: или, в общем виде,

. Формулируем закон Бойля-Мариотта. Строим изотермы для одной и той же массы газа при разных температурах. При повышении температуры давление газа увеличивается, поэтому изотерма, соответствующая более высокой температуре Т2 расположена выше изотермы, соответствующей более низкой температуре T1 Изотерма газа выражает обратно пропорциональную зависимость между объемом и давлением газа. При беседе с учащимися используется рисунок 2, который проектируется на экран при помощи компьютера. («Открытая физика.Часть 1».

Одновременно объясняю зависимость плотности газа от давления при изотермическом процессе. Преобразуем уравнение Менделеева-Клайперона к виду:. При изотермическом процессе плотность газа изменяется прямо пропорционально его давлению:


рис. 3
Рассмотрим изобарный процесс. Демонстрация зависимости объема газа от температуры при постоянном давлении. Из уравнений Клайперона имеем:. Формулируем закон Гей-Люссака. Строим изобару по 2 характерным точкам: (0,0) и (To,Vo). Различным давления соответствуют разные изобары. С увеличением давления объем газа при постоянной температуре уменьшается, поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению р2, лежит ниже изобары, соответствующе более низкому давлению р1


Задание учащимся:

Построить изобары в координатных осях. Результат работы проверяем по рисунку 3, который проектируется на экран компьютером.


рис. 5


Рассмотрим изохорный процесс. Продемонстрировать зависимость

давления газа от температуры при постоянном объеме. Из уравнения Клайперона имеем:. Формулируем закон Шарля. Строим

изохору по двум характерным точкам: (0,0) и. Разным

объемам соответствуют различные изохоры. С увеличением объема газа при постоянной температуре его давление уменьшается, поэтому изохора, соответствующая большему объему V2, лежит ниже изохоры, соответствующе меньшему объему V1. Далее -демонстрация компьютерной модели.





Задание учащимся:

Построить изохоры в координатных осях, Результат работы проверяем по рисунку 5, который проектируется на экран компьютером.

На рис.4 изображен замкнутый цикл изменения состояния газа при неизменной его массе. Каким изопроцессам соответствую отдельные участки цикла? Далее - демонстрация компьютерной модели.

Домашнее задание:

1) Указать в учебнике параграфы по изучаемым вопросам

2) Решить 3 задачи (по одной на каждый изопроцесс)
В баллоне находился газ при давлении 4x107 Па и температуре 300 К. Затем 3/8 содержащегося в баллоне газа выпустили, и температура понизилась до 240 К. Под каким давлением находился оставшийся в баллоне газ? ОТВЕТ: р2=2х107 Па.
Некоторая масса газа при давлении 1,52x105 Па и температурой 300 К занимает объем 20м3. Определить объем газа при нормальных условиях. ОТВЕТ: Vo = 27,3 м .
В сосуде, объем которого 50 литров, находится газ под давлением 4,05х105 Па. Какой объем будет занимать этот газ при давлении 1,013х105 Па и постоянной температуре? ОТВЕТ: 200 литров. Построить изотерму в координатных осях Т(р) и T(V)
Газ при температуре 27 С занимает объем 600 см. Какой объем займет этот газ при температуре 377 С и постоянном давлении? ОТВЕТ: 1300 см3.
Газ находится в баллоне при температуре 250 К и давлении 10,13x105 Па. Определить давление газа в баллоне при температуре 350 К. ОТВЕТ: 14,18x105 Па.


Урок по теме «Гармонические колебания» в 10 классе.
Тема урока: Гармонические колебания. Уравнение гармонического колебания. Сложение гармонических колебаний. Математический и физический маятники.
Учебно-воспитательные задачи.
Дидактическая цель

1. Дать понятие гармонического колебания, показать связь


вращательного и колебательного движений, познакомить учащихся с
понятием сложения гармонических колебаний.

2. Дать понятие математического маятника и сформулировать законы


колебания математического маятника.
Воспитательная цель

На основании знаний законов колебания математического маятника


было вычислено ускорение силы тяжести на Земле и доказано суточное
вращение Земли вокруг своей оси. Последнее доказательство явилось очень
важным в научном представлении о характере движения Земли и мощным
ударом, разрушившим религиозные догмы о неподвижности Земли.
Основные знания и умения

1. Знать определение и уравнение гармонического колебания и уметь


применять его в решении задач.

2. Знать законы колебания математического маятника и уметь их


применять в решении задач, знать отличие физического маятника от
математического.
Методические рекомендации
Последовательность изложения нового материала

1. Гармоническое колебание. Связь колебательного и вращательного


движений.

2. Вывод уравнения гармонического колебания.

3. Сложение гармонических колебаний.

4. Скорость и ускорение в колебательном движении.

5. Вычисление возвращающей силы и жесткость пружины.

6. Период гармонического колебания.

7. Математический и физический маятники. Законы колебания и
формула периода колебаний математического маятника.

Оборудование

- компьютер Pentium - совместимый, 16 Mb RAM, 40 Mb на HDD, 4-х


CD-ROM, видеокарта с поддержкой 680x480 - 16-бит, 16-ти битная
звуковая карта;

- операционная система Windows - 98/МЕ, NT/2000, XP;

- CD-ROM "Открытая Физика 2.0 часть I" под редакцией профессора
МФТИ СМ. Козела, раздел "Механические колебания и волны";

- видеопроектор, экран;

- математический маятник;

- камертон с пером;

- закопченное стекло;

- метроном;

- модель маятника Фуко.
Демонстрации

Запись колебательного движения; факторы, от которых зависит


период колебания математического маятника; применение маятника в часах;
устройство и назначение метронома; сохранение плоскости колебания
маятника; CD-ROM "Открытая Физика 2.0 часть I" под редакцией
профессора МФТИ СМ. Козела, раздел "Механические колебания и волны".
Мотивация познавательной деятельности учащегося

В электротехнике и радиотехнике в основном применяются


гармонические колебания; в электротехнике - переменный ток, в
радиотехнике - радиоволны. Знание законов колебания маятников
необходимо при рассмотрении любого колебательного движения, для
определения силы тяжести, снятия кардиограмм сердца, для доказательства
вращения Земли вокруг своей оси - маятник Фуко, для определения
местонахождения полезных ископаемых и т.п.
План занятия


Проверка знаний, умений и навыков учащихся

1. Опросить устно учащихся по следующим заданиям:


Задание первое:

1) Колебательное движение. Условия возникновения и


существования колебательного движения.

2) Определить период колебания точки, если частота равна


20 Гц.

3) Каков физический смысл второго закона Ньютона?


Определить силу, которая сообщает телу массой 0,4 кг
ускорение 5 м/с2.


Задание второе:

1) Параметры колебательного движения: период, частота,


амплитуда. Классификация колебательных движений тел.
2) Период колебания тела увеличился в 8 раз. Как изменилась
при этом частота колебания?

3) Каков физический смысл закона Гука? Определить


жесткость пружины, если при действии на ее силы в 600 Н
она удлинилась на 3 см. ОТВЕТ: к =20 000 Н/м.

Задание третье:

1) Величины, характеризующие мгновенное состояние
колеблющейся точки: смещение, скорость, ускорение, фаза.

2) Определить частоту и период колебания математического


маятника, имея секундомер.

3) В прямоугольном треугольнике ABC (угол С прямой)


гипотенуза АВ равна 12 см, угол А равен 35°. Определить
катет ВС.

ОТВЕТ: ВС=6,88 см.

2. Провести анализ выполнения домашнего задания.

Изучение нового материала

1. Установить связь колебательного и вращательного движения


материальной точки и вывести уравнения гармонических колебаний.
Напишем уравнение смещения проекции материальной точки, равномерно
движущейся по окружности: и уравнение гармонического
колебания без начальной фазы:. Уравнения гармонических

колебаний, выраженные через угловую скорость, период и частоту колебаний с начальной фазой колебаний имеют вид:



Колебательное движение, смещение которого изменяется по закону


синуса (косинуса), называется гармоническим. Далее - демонстрация
компьютерной модели "Связь колебательного и кругового движения".
Решить задачи:

1) написать уравнение гармонического колебания, амплитуда


которого 20 см, период колебания ОД с, начальная фаза равна 0;

2) определить амплитуду, период и частоту колебания


материальной точки, совершающей гармоническое колебание по
закону

2. Сложение гармонических колебаний лучше всего рассматривать с


помощью их графиков. Так как учащиеся умеют строить синусоиды, то сразу
можно перейти к рассмотрению частных случаев сложения гармонических
колебаний. Предварительно надо установить, что под сложением
гармонических колебаний понимается определение смещения и характер
результирующего колебания. Рассмотреть сложение двух гармонических
колебаний, имеющих:

a) одинаковые периоды и фазы, но различные амплитуды;

b) одинаковые периоды, но различные амплитуды и
начальные фазы колебаний;

c) одинаковые периоды, противоположные фазы и различные


амплитуды;

d) одинаковые периоды и амплитуды, но противоположные


начальные фазы.

Очень важно сделать вывод, что в последнем случае происходит


гашение колебаний, т.к. в любой момент времени смещение колеблющейся
точки равно 0.

3. Скорость и ускорение в колебательном движении. Из уравнения


гармонического колебания можно легко получить формулы для скорости и
ускорения колебательного движения, взяв соответственно первую и вторую
производную пути по времени:


4. Формула возвращающей силы и жесткость пружины. На основе
2-го закона Ньютона возвращающая сила будет равна:

т.к..С другой стороны, по закону Гука формула возвращающей силы для пружинного маятника, где- жесткость

пружины.

Из полученных соотношений имеем, что , откуда

жесткость пружины




5. Период гармонического колебания (для пружинного маятника).
,то, откуда



Решить задачу (с использованием демонстрационной компьютерной
программы):

Тело массой 2 кг под действием пружины горизонтально


расположенного маятника совершает колебания без трения. Определить
период колебания тела, если жесткость пружины 800Н/м. ОТВЕТ: Т=0,314 с.

6. Математический и физический маятники. Дать определения.


Установим причину колебания математического маятника и выразим
возвращающую силу для математического маятника:

где m, l - масса и длина маятника; х - смещение маятника от


положения устойчивого равновесия. Так как в колебательном движении , то для математического маятника

Подставим в формулу периодаколебания пружинного маятника


значениеи получим

Сформулируем законы колебаний математического маятника и


продемонстрируем опыт с маятником Фуко, указав, что с помощью этого
маятника (значительно больших размеров) было доказано вращение Земли
вокруг своей оси.

Познакомим учащихся с понятием приведенной длины физического


маятника и методом определения периода его колебания.

Закрепление нового материала.
Решить задачи с применением компьютерной демонстрации:

1) определить период колебаний математического маятника на


поверхности Земли, если его длина 2,45 м. ОТВЕТ: Т=З,14 с;

2) как будет изменяться период колебания математического маятника


при равномерном (ускоренном) движении его по вертикали вверх (вниз)
относительно поверхности Земли?;

3) как надо изменить длину математического маятника, чтобы его


период колебания увеличился в n раз? ОТВЕТ: длину маятника увеличить в
n2 раз.
Домашнее задание:

1. параграфы 53 - 57;

2. решить задачи.

1) весящий на пружине груз, массой 0,2 кг совершает вертикальные


колебания с амплитудой 5 см. Определить период гармонических колебаний
груза, если для упругого удлинения пружины на 1 см требуется сила 0,2 Н.
Написать уравнение данного колебания. ОТВЕТ: Т = 0,628 с; х = 0,05sinl0t;

2) определить период колебания математического маятника длиной


9,8 м на поверхности Земли. ОТВЕТ: Т = 6,28 с.

Похожие:

Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconУрок физики в 10 классе: «Газовые законы»
Усвоение и понимание учащимися понятий: изопроцесс, изотермический, изобарный, изохорный, закон Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля,...
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconУчебно-методическое пособие для преподавателей физики Павлодар Кереку 2008
Охватывает масштабно весь диапазон изучаемого. Здесь важна и воспитательная сторона таких уроков, так как именно на таких обзорных...
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconКакие законы нужно изучать на уроках химии?

Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconМетодика работы с уже решенной задачей на примере ее преобразования на уроках математики в начальной школе (лекция)
Методика работы с уже решенной задачей на примере ее преобразования на уроках математики в начальной школе
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» icon«Использование интерактивной доски на уроках физики», выполненная учителем физики Михайловской Е. В
...
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconОб организации образовательного процесса в 2014-2015 учебном году в рамках учебного предмета «Физика» в основной и старшей школе. Школьный курс физики
Школьный курс физики — системообразующий для естественнонаучных учебных предметов, поскольку физические законы лежат в основе содержания...
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconКроссворд — как средство развития познавательного интереса на уроках физики
В соответствии с фгос, одной из целей изучения физики является развитие интересов и способностей учащихся на основе передачи им знаний...
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconМетодические разработки уроков физики в 10 классе по разделу «Молекулярная физика»

Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconИспользование обучающих компьютерных программ на уроках английского языка учитель английского языка мбоу «сош №2 г. Нарьян-Мара»
В результате снижается познавательная активность учащихся на уроках, желание мыслить и работать самостоятельно, да и просто учиться....
Уроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания» iconМетодическое письмо «О преподавании предмета
Школьный курс физики является системообразующий для естественнонаучных предметов, поскольку физические законы лежат в основе содержания...
Разместите кнопку на своём сайте:
docs.likenul.com


База данных защищена авторским правом ©docs.likenul.com 2015
обратиться к администрации
docs.likenul.com