Развитие творческих способностей учащихся при использовании графического метода.

Развитие творческих способностей учащихся
при использовании
графического метода.
Графический метод используется в обучении физике для
формирования и анализа изучаемых физических понятий (путем
раскрытия их связи с другими понятиями), для решения задач,
обобщения, систематизации знаний и др. Графические задачи, которые
решаются в этих случаях, могут иметь тренировочный или
проблемно-творческий характер (в зависимости от того, как они
решаются: по образцу или нет), а в зависимости от условия при их
решении нужно или строить график по известным параметрам
(заданным словесно, аналитически, в виде таблицы) или извлечь
информацию из приведенного графика.
В процессе овладения графическим методом у школьников
развиваются разные операции мышления (анализ, синтез, обобщение
др.), наличие которых служит необходимой предпосылкой для всякой
творческой деятельности.
Урок решения графических задач по теме
«Внутренняя энергия одноатомного газа. Работа и количество теплоты.
Первый закон термодинамики».
Цель урока: Продолжить формирование умений по применению
графического метода для анализа изучаемых термодинамических понятий и
процессов (внутренняя энергия, работа, количество теплоты) путем
раскрытия их связи с другими понятиями, физическими величинами и
законами
I.
II.
III.
IV.
V.
VI/
План урока.
Организация начала урока.
Фронтальный опрос.
Решение типовых задач.
Самостоятельная работа.
Подведение итогов урока.
Задание на дом.
1 мин
10 мин
18 мин
8 мин
2 мин
1 мин
I. 1 мин.
II. 1) Сформулируйте первый закон термодинамики.
2) Запишите математическое выражение закона.
3) В каком процессе изменение внутренней энергии системы равно
количеству переданной теплоты?
Ответ: В изохорном процессе V=сопst, А'=0, ΔU =Q
4) Как изменяется внутренняя энергия при изотермическом
сжатии?
Ответ: Внутренняя энергия не изменяется. ΔU =0, Q=А'
5) Как изменится внутренняя энергия идеального газа при
изобарическом расширении?
Ответ: Внутренняя энергия увеличивается.
6) Как графически определяется работа?
Ответ: Работа графически определяется как площадь под
графиком.
7) Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при
адиабатическом расширении?
Ответ: Внутренняя энергия уменьшается, Q=0, ΔU = -А'
8) При накачивании воздуха в сосуд пробка вылетает из него. Почему в
сосуде образуется туман? Какой это процесс? За счет чего воздух
совершает работу?
Ответ: Адиабатный процесс. Воздух совершает работу за счет
уменьшения
внутренней
энергии.
Температура
воздуха
уменьшается, происходит конденсация воздуха (водяных паров)
образуется туман.
III. 1. Идеальный газ переводится из состояния 1 в состояние 3
различными способами (1-2-3, 1-4-3), как показано на рисунке.
Сравните: а) работу газа в указанных случаях (А 1-2-3 и А1-4-3 ); б)
изменение внутренней энергии (U1-2-3 и U1-4-3); в) количества теплоты,
переданное газу (Q1-2-3 и Q1-4-3).
Решение: а) в процессе 1-2-3 совершается большая работа
б) изменение внутренней энергий в этих процессах будет одинаковым.
в) переданное количество теплоты больше в процессе 1-2-3.
2. На рисунке показаны процессы изменения состояния идеального газа.
Используя рисунок, выполните задания: 1. Назовите процессы.
2. Каким состояниям газа соответствует наибольшая температура; каким
наименьшая, одинаковые температуры?
3. В каком из них совершается меньшая работа? Ответ обоснуйте.
4. Подсчитайте работу в изобарном процессе.
5. В процессе изобарного расширения газу передано 6 106 Дж теплоты.
Рассчитайте изменение внутренней энергии газа. Что произошло с
газом: нагрелся он или охладился?
Решение: 1. 1-2 — изобарный
1-3 — изотермический
1-4— адиабатный
1-5 - изохорный
2. Наибольшая температура соответствует состоянию 2,
наименьшая температура в состоянии 5,
одинаковая температура в состояниях 1 и 3
3. Наименьшая работа совершается в процессе 1-4, а в процессе 1-5
работа не совершается.
4. А=12 105Дж.
5. U=48 105Дж.
3. В цилиндре под поршнем находится газ, состояние которого меняется
следующим образом: при переходе состояния 1 в состояние 2 давление
увеличивается при постоянном объеме V; при переходе 2-3 увеличивается
объем при постоянном давлении Р1 ; переход 3-4 происходит с увеличением
объема при постоянной температуре; при переходе 4-1 газ возвращается к
первоначальному состоянию при постоянном давлении р2. Изобразите в
координатах (р,V), (р,Т) и (V,Т) графики состояния газа и определите, при
каких процессах газ получает теплоту, при каких отдает; как при этом
меняется температура и какая работа совершается газом.
Процесс 1-2 - изохорное нагревание; Т - увеличивается, следовательно
к газу подводится некоторое количество теплоты (Q>0), газ не
совершает работы.
Процесс 2-3 — изобарное расширение; Т—увеличивается (ΔU >0), газ
совершает положительную работу (А' >0), т.к. Q= ΔU +А' то отсюда
следует, что к газу подводится некоторое количество теплоты.
Процесс 3-4 — изотермическое расширение; Т— постоянна, внутренняя
энергия не изменяется (ΔU =0), Q=А' газ совершает положительную
работу поглощая при этом некоторое количество теплоты.
Процесс 4-1 - изобарное сжатие; Т'—уменьшается, внутренняя
энергия уменьшается (ΔU <0), газ совершает отрицательную работу
(А'<0) отдавая при этом некоторое количество теплоты.
IV.
Самостоятельная работа.
1 вариант.
Идеальный газ переводят изотермически из состояния 1 в состояние 2
(V2>V1), затем его переводят изохорно в состояние 3 и возвращают
изобарно в состояние 1. Положительную или отрицательную работу
совершает газ в каждом из изопроцессов и целиком за цикл? Происходит
ли теплообмен между газом и окружающей средой? Начертите график
зависимости р от V.
2 вариант.
Идеальный газ переводят изотермически из состояния 1 в состояние 2
(V2>V1), затем его переводят изобарно в состояние 3 и возвращают
изохорно в состояние 1. Положительную или отрицательную работу
совершает газ в каждом из изопроцессов и целиком за цикл? Происходит ли
теплообмен между газом и окружающей средой? Начертите график
зависимости р отV.
Решение самостоятельной работы:
1-2 изотермическое расширение
ΔU=0, А' >0, Q>0
2-3 изохорное нагревание
ΔU >0, А' =0, Q >0
3-1 изобарное сжатие
ΔU <0, А' <0,Q<0
Целиком за цикл А' <0
1-2 изотермическое расширение
ΔU=0, А' >0, Q>0
2-3 изобарное сжатие
ΔU <0, А' <0, Q<0
1 изохорное нагревание
ΔU >0, А' =0, Q >0
Целиком за цикл А' >0
V. Подведение итогов.
VI. Домашнее задание: Повторите § 23-27, составьте и решите дома задачу
на словесное описание графиков по типу задач самостоятельной работы.