Урок повторение применение первого закона термодинамики. "применение первого закона термодинамики к изопроцессам в газах"

Махметова Г.К.

Учитель физики и математики ШЛ №60

Урок в 10 классе

Решение задач по теме «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам».

Цель урока:

систематизировать знания по теме «Первый закон термодинамики и применение его к изопроцессам».

Задачи урока:

образовательные: организовать деятельность учащихся по повторению темы « Первый закон термодинамики и применение его к изопроцессам», провести тренировку практических навыков через организацию дидактической игры.

обеспечить в ходе урока повторение 1-го закона термодинамики, применение его к изопроцессам (формулы, вывод); уравнение состояния идеального газа; уравнение Клапейрона; графики изопроцессов; формулу работы газа и его связь с работой внешних сил; формировать умения по решению задач на применение 1-го закона термодинамики к изопроцессам;

воспитательные: содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих идей, воспитанию гражданственности, инициативности, трудолюбия;

развивающие: содействовать формированию научного мировоззрения, развитию исследовательских навыков, умения аргументировать, классифицировать, развивать устойчивый интерес к предмету физики; физическую речь; умение обосновывать, доказывать, делать выводы; самостоятельно систематизировать учебный материал и готовиться к проверке знаний, содействовать развитию внимательности, творческих способностей.

Тип урока: закрепление темы.

Форма проведения урока: Практикум по решению задач.

Ожидаемый результат:

уметь применять 1-й закон термодинамики к различным изопроцессам;

уметь вычислять работу газа при решении графических задач.

Оборудование:

интерактивная доска

карточки «Программируемый контроль»

карточки «Контрольный тест»

презентация РР

карточки-инструкции «Методика ВОЗ»;

карточки (1-25 задач) для КСО.

Ход урока

1 урок

Орг.момент. Время: 3 мин.

Входной тест. Программированное задание. Время: 7 мин.

Решение задач по методике ВОЗ. Время: 30 мин.

Подведение итогов. Время: 3-5 мин.

2 урок

Выходной тест. Время: 25 мин.

Самопроверка. Время: 3 мин.

Рефлексивно-оценочный этап. Заполнение карточки учета знаний. Время: 5 мин.

Домашнее задание. Рассказ по плану «Физический закон» на 2-й закон термодинамики; сообщение «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды» . Время: 3 мин.

Подведение итогов урока. Время: 3 мин.

1. Вводно-мотивационный этап. Время: 10 мин.

дисциплина

приветствие

Цели урока (формулируют учащиеся, по желанию)

Актуализация опорных знаний: повторение изопроцессов, 1-го закона термодинамики и применение его к изопроцессам.

Программируемый контроль по теме «Изопроцессы. Уравнения состояния идеального газа».

Время выполнения: 7 мин.

Самопроверка. Время: 1 мин.

1 вариант 2 вариант

Микровывод (делают учащиеся), время: 1 мин.

2. Операционально-деятельностный этап. Время: 30 мин

Решение задач (КСО)

Карточка-инструкция: Методика ВОЗ

В режиме ИМД (индивидуально-мыслительная деятельность) выполняется задание 1,2 на одну тему, правило, закон. Их различие только в фактаже (числовые данные);

Оценка выполненной работы учителем или сильным учеником;

Взаимообучение: в чужой тетради пишу свое задание № 1, объясняя вслух его выполнение, отвечаю на вопросы того, кому объясняю;

Возвращаю тетрадь и принимаю экзамен т.е. смотрю, слушаю выполнение задания № 2 и т.п..;

Меняемся ролями, т.е. он в моей тетради пишет, объясняет свое задание и т.п.;

Взяв задание другого человека (обменялись карточками) перехожу в пару сменного состава и все повторяется сначала.

3. Выходной контрольный тест «Применение 1-го закона термодинамики к изопроцессам»

Время выполнения: 25 мин.

Контрольный тест (выходной)

Термодинамика / Внутренняя энергия идеального газа. 1 закон термодинамики и его применение к изопроцессам. Адиабатный процесс.

Вариант 1

1. Внутренняя энергия идеального газа зависит

А) от массы газа и давления.

В) от давления газа.

С) от массы газа.

D ) от объема газа.

E ) от температуры газа.

2. Формула для рассчета внутренней энергии идеального одноатомного газа

А) .

В) .

С)
.

D )
.

E ) .

3. При протекании изотермического процесса величиной, равной нулю, является

А) А´.

В) А.

С) ΔU .

D ) Q .

E ) PV .

4. При постоянном давлении 10 5 Па газ совершил работу 10 4 Дж. Объем газа при этом

А) увеличился на 1 м 3 .

В) увеличился на 10 м 3 .

С) увеличился на 0,1 м 3 .

D ) уменьшился на 0,1 м 3 .

E ) уменьшился на 10 м 3 .

5. При протекании изохорного процесса величиной, равной нулю, является

А) ΔU .

В) PV .

С) А.

D ) Q .

E ) U .

6. Дана P -V диаграмма цикла изменения состояния идеального газа. Площадь фигуры KLMN на этой диаграмме соответствует

А) работе газа в процессе расширения газа.

В) количеству теплоты, отданному газом холодильнику.

С) изменению внутренней энергии газа за цикл.

D ) работе газа за цикл.

E ) работе внешних сил при сжатии газа.

7. При постоянном давлении р объем газа увеличился на Δ V . Величина, равная произведению р ·Δ V в этом случае называется

А) работа, совершенная над газом внешними силами.

В) внутренняя энергия газа.

С) количество теплоты, полученное газом.

D ) работа, совершенная газом.

E ) количество теплоты, отданное газом.

8. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 в процессе, представленном на диаграмме p – V . В этом процессе

А) газ совершил работу 400 Дж.

В) работа равна нулю.

С) газ совершил работу 200 Дж.

D ) внешние силы совершили работу над газом 200 Дж.

E ) внешние силы совершили работу над газом 400 Дж.

9. Работа при адиабатном расширении идеального газа совершается за счет

А) уменьшения внутренней энергии газа.

В) полученного количества теплоты.

С) изменения давления.

D ) отданного количества теплоты.

E ) увеличения внутренней энергии газа.

10. При протекании адиабатного процесса величиной, равной нулю, является

А) А".

В) Q .

С) А.

D ) U .

E ) Δ U .

11. При изотермическом расширении идеальному газу сообщили 10 Дж тепла. Работа газа равна

А) 2,5 Дж.

В) 10 Дж.

С) 7,5 Дж.

D ) -10 Дж.

E ) 5 Дж.

12. При передаче газу количества теплоты 2 · 10 4 Дж он совершил работу, равную 5 · 10 4 Дж. Тогда изменение внутренней энергии

А )5 · 10 4 Дж.

В )- 3 · 10 4 Дж.

С ) 7 · 10 4 Дж.

D ) -2 · 10 4 Дж.

E ) 3 · 10 4 Дж.

13. Если изменение внутренней энергии составило 20 кДж, а работа, совершенная газом против внешних сил, равна 12 кДж, то газу было передано количество теплоты

А) 20 кДж.

В) 10 кДж.

С) 6 кДж.

D ) 12 кДж.

E ) 32 кДж.

14. При изотермическом процессе газу передано количество теплоты 2 · 10 8 Дж. Изменение внутренней энергии газа равно

А) 6 · 10 8 Дж.

В) 10 8 Дж.

С) 0.

D ) 4 · 10 8 Дж.

E ) 2 · 10 8 Дж.

15. Формула первого закона термодинамики для изотермического процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) Q = А.

В) ΔU = Q .

С) Δ U = А" + Q .

D ) ΔU = А + А".

E ) Δ U = А´.

Вариант 2

1. Внутренняя энергия идеального газа зависит от

А) температуры и скорости движения идеального газа.

В) температуры газа и расстояния от сосуда с газом до поверхности Земли.

С) скорости движения идеального газа.

D ) температуры и объема газа.

E ) температуры идеального газа.

2. Внутренняя энергия идеального газа при повышении его температуры

А) остается постоянной.

В) увеличивается.

С) увеличивается или уменьшается в зависимости от объема.

D ) увеличивается или уменьшается в зависимости от давления.

E ) уменьшается.

3. При постоянном давлении 10 5 Па объем воздуха в цилиндре с поршнем увеличился на 2 дм 3 . Работа, которую совершил газ

А) 2 · 10 3 Дж.

В) 2 · 10 5 Дж.

С) 5 · 10 3 Дж.

D ) 2 · 10 2 Дж.

E ) 2 · 10 6 Дж.

4. Формула для определения работы в термодинамике

А)
.

В)
.

С)
.

D )
.

E )
.

5. Процесс, в котором газ не совершает работу

А) изобарный.

В) изотермический.

С) адиабатный.

D ) изохорный.

E ) кипение.

6. Первый закон термодинамики был открыт на основе

А ) второго закона Ньютона.

В ) первого закона Ньютона.

С ) закона сохранения энергии.

D ) закона сохранения импульса.

E ) закона взаимосвязи массы и энергии.

7. Формула первого закона термодинамики для изохорного процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) А = - ΔU

В) Q = ΔU + А".

С) Q = 0.

D ) Q = ΔU

E ) Q = А.

8. Если изменение внутренней энергии системы составило 500 Дж при передаче ей количества теплоты 400 Дж, то работа внешних сил над термодинамической системой

А)
Дж.

В) –100 Дж.

С) –900 Дж.

D ) 900 Дж.

E ) 100 Дж.

9. Формула первого закона термодинамики для адиабатного процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) А = - ΔU

В) Q = А.

С) Q = 0.

D ) Q = ΔU

E ) Q = ΔU + А".

10. Соотношение между отдаваемым количеством теплоты Q и работой А, совершаемой над идеальным газом при изотермическом процессе, имеет вид

А) Q = -А.

В) Q = 0; А < 0.

С) Q < А.

D ) Q > А.

E ) Q = 0; А > 0.

11. Адиабатный процесс – процесс при котором система

А ) остается неизменной.

В ) принимает температуру окружающей среды.

С ) получает тепло.

D ) отдает тепло.

E ) не получает и не отдает тепло.

12. Над телом совершена работа А внешними силами и телу передано количество теплоты Q . Изменение внутренней энергии Δ U тела равно

А) Δ U = А + Q .

В) Δ U = Q - А.

С) Δ U = А.

D ) Δ U = А - Q .

E ) Δ U = Q .

13. При адиабатном расширении газа выполняется условие (А – работа газа, А" – работа внешних сил)

А) А = 0.

В) Q = 0.

С) Q = А".

D ) А" = 0

E ) Q = -А.

14. Идеальный газ совершил работу 8 Дж и получил количество теплоты 5 Дж. Внутренняя энергия газа

А) увеличилась на 13 Дж.

В) уменьшилась на 3 Дж.

С) увеличилась на 3 Дж.

D ) уменьшилась на 13 Дж.

E) не изменилась.

15. В некотором процессе газ совершил работу, равную 2 МДж, а его внутренняя энергия по сравнению с первоначальным состоянием уменьшилась на 3 МДж. При этом газ передал в окружающую среду количество теплоты, равное

А ) 1 МДж.

В ) 2 МДж.

С ) 4 МДж.

D ) 3 МДж.

E ) 5 МДж.

Взаимопроверка. Время: 3 мин.

Соседи обменялись листочками с ответами и по коду проверили друг друга

Вариант 1

Вариант 2

Критерии оценивания:

«5» - 14-15 баллов;

«4» - 12-13 баллов;

«3» - 9-11 баллов;

«2» - 8 и меньше баллов

Рефлексия

Достигли ли вы поставленной цели на уроке?

Выставьте себе баллы:

5 баллов – все понял и могу объяснить другому;

4 балла – все понял, но объяснить не берусь;

1-3 балла – для полного понимания надо повторить;

0 баллов – я ничего не понял.

Домашнее задание.

Рассказ по плану «Физический закон» на второй закон термодинамики;

Сообщения по темам: «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды», «Вечные двигатели»;

Зачет «Термодинамика».

Тема урока: Применение первого закона термодинамики.

Цель урока: Рассмотреть изопроцессы с новой энергетической точки зрения.

Задачи урока:

• 
  Установить связь между изменением внутренней энергией системы, работой и количеством теплоты, сообщённым к изопроцессам в газах;
• 
  Рассмотреть адиабатический процесс и примеры адиабатных процессов в технике и природе;
• 
  Выработка навыков и умений решения типовых задач по теме.

Ход урока.

1. 
   Домашнее задание §81, 80 упр.15(9-12).

1. 
   Актуализация знаний:

Учитель	Ученик
1. Какую тему мы с вами изучаем?	Термодинамика.
2. Чему новому научились?	Рассчитывать внутреннюю энергию для одноатомного, двухатомного и многоатомного газа, и работу в термодинамике: ∆U=3mR∆T/2M; ∆U=5mR∆T/2M; ∆U=6νR∆T. А = р·(V 2 - V 1); А = р·∆V; А = νR∆T A= νRTln(V 2 /V 1)
3. Дать понятие внутренней энергии.	Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом (но не с молекулами других тел).
4. Сформулировать закон сохранения энергии.	Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: Количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.
5. Сформулировать первый закон термодинамики для внешних сил.	Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ∆U = А + Q
6. Сформулировать первый закон термодинамики, когда система совершает работу сама.	Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами: Q = ∆U + А ´
7. Вспомним, какими макроскопическими параметрами характеризуется?	V - объём P - давление Т - температура
8. Каким уравнением связаны все макроскопические параметры?	Уравнением Менделеева – Клапейрона p·V = νRT
9. Какие газовые законы можно вывести из этого уравнения?	Т - const изотермический V – const изохорный P – const изобарный

1. 
   Изучение нового материала.

Мы с вами рассмотрели изопроцессы, когда один из макроскопических параметра остаётся постоянным, а два других менялись. Сегодня мы с вами рассмотрим эти газовые законы с энергетической точки зрения и введём понятие нового адиабатического процесса.

Заполняем таблицу, которую мы приготовили к сегодняшнему уроку.

1. 
   Название процесса
2. 
   График процесса
3. 
   Математическая запись закона
4. 
   Изменение внутренней энергии
5. 
   Физический смысл записи первого закона термодинамики

Учитель	Ученик
С каким изотермическим процессом мы познакомились первым, что остаётся постоянным?	Изотермическим, температура – не меняется.
Что не будет меняться кроме температуры, как вы думаете? Смотрим на доску?	Внутренняя энергия.
Что представляет график изотермического процесса?	Гипербола.
Изотермическое расширение, куда направлена гипербола? Изотермическое сжатие, какие силы будут совершать работу, куда будет направлена изотерма, что будет происходить с объёмом?	Изотерма направлена будет с верху вниз. Внешние силы будут совершать работу, Изотерма будет направлена вверх, объём будет уменьшаться.
Как запишется математически первый закон термодинамики?	Q = A ´
Попробуем сформулировать этот закон.	Всё переданное газу тепло идёт на совершение им же работы.
Правильно смотрим на экран, аккуратно быстро делаем запись в тетради, но только для расширения, а для сжатия заполним дома самостоятельно.
Закон Шарля, для какого процесса? Какой макроскопический параметр не меняется?	Для изохорного. V - объём
Как будет изображаться график в осях P(V) Изохорного нагревания? Изохорного охлаждения?	Прямая линия направленная вверх. Прямая линия направленная вниз.
Что можно сказать об энергии? О работе газа? Смотрим на доску. Молодцы.	Изменяется. Работа не совершается, потому что объём не меняется.
Как математически будет записываться I закон термодинамики? Хорошо! Смотрим на экран, заполняем для изохорного нагревания, а для охлаждения заполняем дома.	∆U = Q Внутренняя энергия газа увеличивается за счёт подводимого тепла.
Для какого процесса нам надо связь межу изменением внутренней энергией, работой и количеством теплоты? Что можно сказать о математической записи этого закона? Смотрим на экран, заполняем для изобарного нагревания, для охлаждения заполним дома.	Для изобарного. Запись не изменится.
В природе и технике приходится иметь дело с процессами, при отсутствии теплообмена с окружающими средой. Процесс изменения объёма и давления газа при отсутствии теплообмена с окружающей средой называется адиабатным. Раз нет теплообмена, не получает система?	Количество теплоты Q = 0
Молодцы! Математически как запишем закон, если система сама совершает работу?	∆U = - A´ Внутренняя энергия газа уменьшается за счёт того, что сам газ совершает работу. Газ охлаждается.

Как будет читаться первый закон термодинамики, если работу будут совершать внешние силы.	Внутренняя энергия газа увеличивается за счёт того, что над газом совершают работу. Газ нагревается. ∆U = A
Смотрим таблицу, как выглядит адиабата, она изображается круче изотермы. Где мы встречаемся с адиабатным процессом? Читаем первый ряд стр.208 2 абзац снизу Второй ряд стр.208 1 абзац снизу Третий ряд стр.209 1 абзац сверху	В Дизелях В машинах для сжижения газов Образование облаков.
Подведем итог, что мы должны усвоить? Читаем в конце §80 стр. 209 последний абзац, между черточками.

Молодцы! Закрепляем, а точнее Вырабатываем навыки и умения решения типовых задач

Технологическая карта урока изучения нового материала

Данные об учителе: Двоеглазова Любовь Тимофеевна, имеющаяся высшая и запрашиваемая высшая категория, МБОУ Старозятцинская средняя общеобразовательная школа Якшур – Бодьинского района.

Предмет: физика Класс 10 Учебник (УМК): Мякишев Г. Я. Буховцев Б. Б, Сотский Н. Н., Физика 10 класс М. Просвещение 2008г.

Тема урока: Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам

Тип урока: урок изучения нового материала

Оборудование 1. Компьютер, проектор, 1) Листы с заданиями, 3) Листы с описанием лабораторной работы,

4) Презентация «1 закон термодинамики»».

Характеристика учебных возможностей и предшествующих достижений учащихся класса, для которого проектируется урок:

Учащиеся имеют представление о внутренней энергии тела, работе, совершаемой газом и работе внешних сил, знают формулы для их вычисления.

Учащиеся владеют

регулятивными УУД:

- преобразовывать практическую задачу в учебно-познавательную совместными усилиями (2 уровень);

познавательными УУД

определять способы решения проблем под руководством учителя (1 уровень);

выдвигать гипотезы и выстраивать стратегию поиска под руководством учителя (1 уровень);

формулировать новые знания совместными групповыми усилиями (2 уровень);

обобщать полученные данные.

коммуникативными УУД:

- участвовать в коллективном обсуждении проблем (2 уровень);
- представлять конкретное содержание и сообщать его в устной и письменной форме (3 уровень).

личностными УД:

- проявляют устойчивый познавательный интерес к новому учебному материалу (2 уровень).

Цели урока как планируемые результаты обучения, планируемый уровень достижения целей:

Вид планируемых учебных действий		Учебные действия	Планируемый уровень достижения результатов обучения
Предметные		Формулируют и воспроизводят определение понятий: внутренняя энергия, количество теплоты, работа	2 уровень – формулируют по памяти
		Формулируют и воспроизводят 1 закон термодинамики	1 уровень – совместные с учителем действия.
		Выводят и воспроизводят формулы первого закона термодинамики для изопроцессов.	3 уровень – применение знаний в измененной ситуации
метапредметные	Регулятивные	Самостоятельно преобразуют практическую задачу в познавательную	1 уровень - совместные с учителем действия.
		Планируют собственную деятельность	1 уровень - совместное с учителем действие
		Осуществляют контроль и оценку своих действий	2 уровень - совместное действие учащихся
	Познавательные	Проводят наблюдения, анализ, выдвигают предположения и осуществляют их экспериментальную проверку	2 уровень - совместные (групповые), действия учащихся
	Коммуникативные	Обмениваются знаниями между членами группы для принятия эффективных совместных решений	2 уровень - совместные (групповые) действия
Личностные		Проявляют устойчивый интерес к поиску решения проблемы	2 уровень - устойчивый познавательный интерес

«Этап урока.»

Этап урока, время этапа	Задачи этапа	обучения	Формы учебного взаимодей­ствия	Деятельность учителя	Деятельность учащихся	Формируемые УУД и предметные действия
Мотивационно-целевой этап	Обеспечить эмоциональное переживание и осознание учащимися неполноты имеющихся знаний; Вызвать познавательный интерес к проблеме; Организовать самостоятельное формулирование проблемы и постановку цели	Создание проблемной ситуации затруднения в интерпре­тации фактов и явлений	Фронталь­ная	1..Предлагает учащимся прослушать рассказать о том, что такое гроза. 2.Просит объяснить какое устройство называется вечным двигателем. 3. Помогает осознать затруднение в объяснении невозможности создания вечного двигателя, связанное с неполнотой научных знаний. 3. Создает эмоциональный настрой.	Слушают учителя Рассуждают с опорой на уже имеющиеся знания. Формулируют свое затруднение «Мы не знаем, почему не возможно создать вечный двигатель»	Регулятивные УУД: определяют цели учебной деятельности Личностные УУД: осознают неполноту знаний, проявляют интерес к новому содержанию; Познавательные УУД: видят проблему (осознают возникшие трудности в решении задач при отсутствии необходимых знаний); Коммуникативные УУД: участвуют в коллективном обсуждении проблемы, интересуются чужим мнением и высказывют свое собственное;
Ориентировоч-ный этап	организовать совместное с учителем планирование и выбор методов исследования		Фронталь-ная	Предлагает назвать какие знания нужны для объяснения принципа работы двигателя.	Называют уже известные физические величины: работа, внутренняя энергия, количество теплоты. Принимают предложение учителя.	Регулятивные УУД: анализируют условия задачи, выделяют материал, который будет использован в исследовании, принимают предложенный способ решения проблемы. Коммуникативные УУД: участвуют в диалоге, слушают друг друга, высказывают свою точку зрения.
Поисково-исследовательский этап Практический этап Рефлексивно-оценочный этап	Организовать поиск решения проблемы. Обеспечить применение полученных знаний для решения конкретных задач. Обеспечить осмысление процесса и результата деятельности.	Исследование (Эксперимент) Выполнение самостоятельной работы по заполнению таблицы Упражнение в решении качественных и расчетных задач	Групповая. Фронтальная Групповая Фронтальная Индивидуальная Индивидуальная, фронтальная Фронтальная.	Предлагает провести эксперимент,. Выдает необходимое оборудование. Предлагает построить объяснение полученных результатов. Организует обмен результатами эксперимента. Предлагает повторить понятие и методы определения внутренней энергии тела и работы. Наблюдает и координирует действия учащихся, вызванных к доске Организует обсуждение вопросов. Предлагает повторить, газовые законы Выдает листы с заданием Наблюдает и координирует самостоятельные действия учащихся. Организует обмен результатами работы. Задает рефлексивные вопросы. Предлагает повторить ключевые моменты изучаемых на уроке вопросов. Организует решение и проверку задач. Предлагает оценить свою работу на уроке. Выдает мини- газету «Интересно, что…»	Слушают, уясняют поставленную задачу Получают оборудование, организуют рабочее место. Проводят опыт и вычисляют изменение внутренней энергии воды. Обсуждают в группе результаты эксперимента Делают выводы. Обсуждают в группе вопросы и формулируют ответы на них. Сообщают полученные результаты классу. Слушают, уясняют поставленную задачу. Получают листы с заданием, организуют рабочее место. Читают параграф учебника. Обсуждают в группе вопросы и формулируют ответы на них. Результаты обсуждения записывают в таблицу. Сообщают полученные результаты классу. Формулируют 1 закон термодинамики и особенности его формулировки применительно к изопроцессам. Решают задачи Проверяют правильность решения.. Отвечают на вопросы учителя. Дают оценку своей работе на уроке.	Познавательные УУД: проводят эксперимент, обобщают полученные данные, делают выводы, формулируют определение физического понятия; выводят новые формулы на основе установления зависимостей между известными физическими величинами. Коммуникативные УУД: устанавливают рабочие отношения, эффективно сотрудничают; с достаточной полнотой и точностью выражают свои мысли; Регулятивные УУД: проявляют способность к мобилизации сил и энергии для достижения поставленной цели. Предметные УД: решают конкретные физические задачи на основе знания физических величин и осознанного применения формул. Личностные УД: осознают личностную значимость владения мето­дами научного познания; Регулятивные УУД: оценивают степень достижения цели

Просмотр содержимого документа
«конспект урока»

Тема: « Первый закон термодинамики и его

применение к различным изопроцессам».

Урок усвоения новых знаний.

Цели урока:

Образовательная:

Добиться усвоения учащимися закона сохранения и превращения энергии для тепловых процессов – первого закона термодинамики;

Показать переход от общих знаний первого закона термодинамики к конкретным газовым законам;

Рассмотреть применение полученных знаний при решении конкретных задач.

Воспитательная:

повысить интерес к физике, как к науке, объясняющей огромное количество окружающих явлений и объединяющей в себе знания множества других наук;

формировать коммуникативные и деловые качества при работе в малых группах;

воспитывать мировоззрение и единую физическую картину мира;

Воспитывать дисциплинированность, ответственное отношение к учебному труду;

Развивающая:

Развивать умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать вывод;

Способствовать развитию умения сопоставлять факты; логично и сжато строить свой ответ; систематизировать учебный материал.

Развивать у учащихся логическое мышление, сообразительность и вычислительные навыки при решении задач.

Расширить политехнический кругозор учащихся.

Оборудование: проектор, компьютер, презентация, листы ватмана для заполнения таблицы, пробирка с водой, термометр, электрическая плитка, химический стакан с водой, пробирка.

Ход урока.

Мотивационно-целевой этап.

Ребята, какие мысли приходят к вам при слове «Гроза»? А я вспоминаю одноименную драму Островского, в которой один из главных героев, наверное, очень умный человек, занимался созданием перпетуум мобиля. Что это такое? Совершенно верно, это вечные двигатели - воображаемое устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Некоторые из проектов были довольно-таки остроумны. (слайд 1 и 2).

Возможно ли создание вечного двигателя? А почему? Можете ли вы аргументировано объяснить? Не хватает знаний, познания.

А сколько путей, по-вашему, ведут к знанию? Древний мыслитель и философ Китая Конфуций утверждал, что три.

Три пути ведут к познанию:

И путь опыта – это путь самый горький. (слайд 3)

Сегодня на уроке нам предстоит пройти все эти пути и согласится, а может быть засомневаться в истинности этого утверждения.

У каждого из Вас на столе есть рабочая карта. Прошу Вас познакомиться с рабочей картой и заполнять его по мере продвижения по этапам.

Ориентировочный этап.

Итак, попытаемся доказать невозможность создания вечного двигателя. Конкретно, используя законы физики.(слайд 4)

Какие ключевые понятия мы должны при этом использовать?

Двигатель совершает работу – работа

За счет чего? – за счет энергии, количества теплоты.

Что происходит с термодинамической системой, если ей передают некоторое количество теплоты? Она может изменить свою внутреннюю энергию.

Итак, мы определили ключевые понятия, которые нужны сегодня на уроке.

Давайте мы их повторим, а затем попытаемся выяснить, почему невозможно создать вечный двигатель.

Поисково - исследовательский этап.

Устный опросу доски.

Внутренняя энергия.

Работа в термодинамике.

Одновременно небольшая практическая работа (2-3 человека)

«Вычисление изменения внутренней энергии тела при совершении работы».

Приборы и материалы: 1) пробирка химическая, закрытая пробкой; 2)термометр лабораторный от 0 до 100 °С; 3) сосуд с холодной водой; 4) лист бумаги; 5) таблица «Удельная теплоемкость вещества, шприц

Порядок выполнения работы

Налейте в пробирку немного воды с помощью шприца (8-10 г) и измерьте ее температуру

Закройте пробирку пробкой и заверните в бумагу. Энергично встряхивайте воду в пробирке в течение 30-40 с.

Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды.

Вычислите изменение внутренней энергии воды.

Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь и на доске.

Ответьте на вопросы:

Как изменялась внутренняя энергия воды во время опыта?

Каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды в опыте?

Зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта?

Что можно сказать о зависимости изменения внутренней энергии тела от совершенной работы?

Как можно было еще изменить внутреннюю энергию воды, не совершая работы?

Изучение новой темы.

Работа с презентацией. (слайды 5-8)

Закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления называется первым законом термодинамики.

История открытия этого закона была очень интересна. В 1798 г. министр внутренних дел Баварии, граф Б.Румфорд проделал опыт. (слайд 9) В те времена пушки изготавливали так. Из расплавленного металла отливали пушечные стволы, не оставляя внутри них канала для ядер. Его высверливали позже - при помощи огромных сверлильных станков, приводившихся в движение лошадьми. Румфорд заметил, что во время сверления стволы очень сильно нагревались. Румфорд предположил, что причина нагревания - трение сверла о пушечный ствол, то есть совершение механической работы. Для проверки этого предположения Румфорд решил увеличить силу трения. Для этого он взял тупое сверло, а пушечный ствол поместил в бочку с водой. Спустя два с половиной часа, к величайшему изумлению свидетелей этого грандиозного опыта, вода закипела!

На основе физических знаний, полученных на предыдущих уроках, объясните причину кипения воды.

Какими способами можно изменить внутреннюю энергию газа?

Совершение работы

В этом случае объем газа должен изменяться (при расширении газ совершает работу над окружающими телами, например, отодвигая поршень; при сжатии окружающие тела совершают работу над газом);

Передача теплоты Q

От газа к окружающим телам или, наоборот, от окружающих тел к газу.

(Слайд 10 -14)

Изолированная система. А = 0, Q = 0 Þ DU = 0 , DU = U2 – U1 = 0 Þ U2 = U1. Внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной (сохраняется).

Вечный двигатель. (лат. perpetuum mobile - перпетуум мобиле). Вечный двигатель 1-го рода - воображаемая, непрерывно действующая машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне. Вечный двигатель 1-го рода противоречит закону сохранения и превращения энергии и поэтому неосуществим. (Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия).

Машина, которая отдала бы больше энергии, чем получила.

Механизм (устройство), который безостановочно движет сам себя и, кроме этого, совершает какую-нибудь полезную работу без затрат топлива или других материалов.

Устройство, которое могло бы совершать неограниченное количество работы без затрат энергии.

Q = 0 (к системе энергия не поступает) Þ А = -DU (Q = DU + А) т.е. работа совершается за счет убыли энергии. Но когда энергия исчерпается, тогда двигатель перестанет работать.

(Слайд18 и19).

Практический этап

1. Первичное закрепление знаний. Выполнение тестовой работы.

1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества теплоты в этом процессе?

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 300 Дж
Г. не отдавал и не получал теплоты.

4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 300 Дж. Какое количество теплоты получил газ?

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 600 Дж
Г. получил 300 Дж

По окончании работы ученики проверяют свою работу, оценивают себя. (Ответы появляются на экране)

Б 2. В 3. Г 4. В

Самостоятельная работа с учебником.

1закон термодинамики можно записать намного проще применительно к конкретным изопроцессам. Давайте их вспомним (изотермический, изобарный, изохорный). Перед вами на столах лежит таблица вам нужно будет быстро ее заполнить. Для удобства однотипные понятия напечатаны на бумаге одного цвета. Листочки приклеиваем прямо в таблицу. Для заполнения последнего столбика вам нужно прочитать параграф 79.

Название процесса	Постоянный параметр	Формула, закон		1 закон термодинамики
Изотермический
Изобарный
изохорный
адиабатный

После выполнения работы в группах идет проверка у доски.

Адиабатный процесс- группе, которая раньше закончила работу с таблицей.

Этап закрепления.(Слайд 18)

Рефлексивно-оценочный этап

В природе непрерывно и многообразно совершается обмен энергией между отдельными телами и их система. Общие законы этого обмена определяют законы термодинамики. Сегодня вы познакомились с первым законом, пройдя определенный пути познания.

Вернемся к высказыванию Конфуция. Согласны ли вы с древним

философом? Какой путь для Вас был самым легким, самым трудным? Есть ли другие мнения, реплики, мысли…

Обоснуйте важность понимания первого закона термодинамики.

Итак, наш урок подходит к концу. И я вас прошу на рабочих листах выставить себе две оценки по 5 –бальной шкале – первая – насколько понятен материал урока; насколько активными вы были на уроке.

Фамилия, имя

Этап урока	Количество баллов
	Знаю, понимаю	Собственная работа
Повторение.
Экспериментальное задание
Изучение новой темы
Работа в группах с таблицей и учебником.
Решение задач
Общая оценка за урок

1.Как я усвоил материал?
- Получил прочные знания, усвоил весь материал -5 баллов.
- Усвоил новый материал частично - 4 балла.
- Мало, что понял, необходимо еще поработать - 3 балла.
2.Как я работал? Где допустил ошибки? Удовлетворен ли своей работой?
- Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 5баллов.
- Допустил ошибки – 4 балла.
- Не справился 3 баллов.
Сформулируйте ваше мнение об уроке, ваши пожелания.

Домашнее задание : параграф 78 и 79, упр 15 (1 и 2), объяснить опыт,

Вопрос: что общего между работой дизельного двигателя и образованием облаков?

Сообщение «дизельный двигатель»

Дополнительные задания:

1. Какую работу совершил гелий массой 0,4 кг при изобарном нагревании на 30 °С?

А)5 кДж Б) 10 кДж В) 15 кДж Г) 20 кДж Д) 25 кДж

2. Найдите изменение внутренней энергии гелия массой 80 г при его нагревании на 60 ºС?

А) 5 кДж Б) 10 кДж В) 15 кДж Г) 20 кДж Д) 25 кДж

Вопрос «На засыпку»

Эксперимент

На электроплитку поставлен высокий химический стакан с водой. Внутри воды находится перевёрнутая пробирка, частично заполненная водой. Как будет вести себя пробирка в процессе нагревания воды?

(Ответ. По мере нагревания жидкости прогревается воздух в пробирке. Он расширяется и вытесняет часть воды из пробирки. В результате этого уменьшается сила тяжести системы, состоящей из пробирки и воды в ней. Как только сила тяжести станет меньше выталкивающей силы, произойдет всплытие. После соприкосновения пробирки с наружным воздухом, она немного остынет. Воздух сожмётся, и вода зайдёт в пробирку, пробирка опустится на дно. И всё это неоднократно повторится.)

Почему так происходит? Красиво все объяснить в тетради.

Спасибо вам за работу. А чтобы ваши знания еще приумножились я дарю вам подарок – любопытную листовку. Я оставляю вам свой подарок мини – газету “Любопытно, что..”. В газете интересные факты из истории 1 закона термодинамики (из журнала “Квант” №10, 1989 г) После урока вы можете познакомиться с интересными фактами по теме урока.

Статья «Как превратить энергию в работу»

Л.Д. Ландау

Человеку нужны машины, для этого нужно уметь создавать движение – двигать поршни, вращать колеса, тянуть вагоны поезда. Движение машин требует работы. Как получить ее?

Работа происходит за счет энергии. Надо отнять у тела или системы тел энергию – тогда получится работа.

Рецепт вполне правилен, но мы еще не касались вопроса о том, как совершить такое превращение. Всегда ли возможно забрать энергию у тела? Какие для этого нужны условия? Мы сейчас увидим, что почти вся энергия, имеющаяся вокруг нас, совершенно бесполезна: она не может быть превращена в работу. Такую энергию никак нельзя причислить к нашим энергетическим запасам. Разберемся в этом.

Отклоненный от положения равновесия маятник рано или поздно остановится; запущенное от руки колесо перевернутого велосипеда сделает много оборотов, но в конце концов тоже прекратит движение. Нет исключения из важного закона: все окружающие нас тела, движущиеся самопроизвольно, в конце концов остановятся. (Здесь не имеется в виду равномерное поступательное движение и равномерное движение системы тел как целого)

Если имеется два тела – нагретое и холодное, то тепло будет передаваться от первого ко второму до тех пор, пока температуры не уравняются. Тогда теплопередача прекратится, состояния тел перестанут изменяться. Установится тепловое равновесие.

Нет такого явления, при котором тела самопроизвольно выходили бы из состояния равновесия. Не может быть такого случая, чтобы колесо, сидящее на оси, начало бы вертеться само по себе. Не бывает и так, чтобы нагрелась сама по себе стоящая на столе чернильница.

Стремление к равновесию означает, что у событий имеется естественный ход: тепло переходит от горячего тела к холодному, но не может самопроизвольно перейти от холодного тела к горячему.

Механическая энергия колеблющегося маятника благодаря сопротивлению воздуха и трению в подвесе перейдет в тепло. Однако ни при каких условиях маятник не начнет раскачиваться за счет тепла, имеющегося в окружающей среде. Тела приходят в состояние равновесия, но самопроизвольно выйти из него не могут.

Этот же закон энергии показывает, какая часть находящейся вокруг нас энергии совершенно бесполезна. Это энергия теплового движения молекул тех тел, которые находятся в состоянии равновесия. Такие тела не способны превращать свою энергию в механическое движение.

Эта часть энергии огромна. Это «Мертвая энергия»…

…Мы знаем о попытках построения «вечного двигателя»(«перпетуум мобиле»), создающего работу из ничего. Оперируя положениями физики, вытекающими из закона сохранения энергии, невозможно опровергнуть этот закон созданием вечного двигателя (теперь мы назовем его вечным двигателем первого рода). Такую же ошибку совершают и несколько более хитроумные изобретатели, которые создают конструкции двигателей, производящих механическое движение за счет лишь одного охлаждения среды. Этот, увы, неосуществимый двигатель называют вечным двигателем второго рода. И здесь совершается логическая ошибка, поскольку изобретатель основывается на законах физики, являющихся следствием закона о стремлении всех тел к состоянию равновесия, и при помощи этих законов пытается опровергнуть основания, на которых они зиждятся.

Итак, одним лишь отнятием тепла у среды нельзя произвести работу. Другими словами система тел, находящихся в равновесии друг с другом, энергетически бесплодна.

Значит, для получения работы необходимо прежде всего найти тела, не находящиеся в равновесии со своими соседями. Только тогда удастся осуществить процесс перехода тепла от одного тела к другому или превращения тепла в механическую энергию.

Создание потока энергии – вот необходимое условие получения работы. На «пути» этого потока возможно превращение энергии тел в работу.

Поэтому, к энергетическим запасам, полезным для людей, относится энергия лишь тех тел, которые не находятся в равновесии с окружающей средой.

Просмотр содержимого документа
«самоанализ»

Проект самоанализа урока

ФИО педагога Двоеглазова Любовь Тимофеевна

Полное название ОУ МБОУ Старозятцинская СОШ Якшур – Бодьинского района

Предмет (форма занятия) физика Класс (группа) 10 УМК Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский.

Тема урока (занятия) 1 закон термодинамики и его применение к различным изопроцессам.

Дата проведения урока (занятия)

Этапы урока	Уровень достижения планируемого результата	Возможные риски	Коррекционная работа
Мотивационно-целевой	Учащиеся должны уяснить цель урока. Должны знать, что такое внутренняя энергия, работа, количество теплоты.	Школьники не уяснили цели урока. Не уяснили, что такое внутренняя энергия, работа, количество теплоты.	Недостающие знания они получают в результате фронтальной и групповой работы.
Ориентировочный	Школьники должны уяснить, что энергия, работа и количество теплоты взаимосвязаны.	Не уяснили связи между этими понятиями. Не смогли сконструировать путь решения проблемы.	Повторение известных с прошлого урока способов изменения внутренней энергии тела.
Поисково-исследовательский	Учащиеся должны знать формулировку 1 закона термодинамики Учащиеся должны уметь применять его для различных изопроцессов. Учащиеся должны знать и понимать основные формулы для внутренней энергии и работы применительно к изопроцессам. Учащиеся должны иметь представление о теплоизолированной системе.	Не уяснили сути 1 закона термодинамики Не смогли сформулировать его применительно к конкретным мзопроцессам. Работу выполнили раньше намеченного времени.	Работа с презентацией. Групповая работа с более сильными учениками. Работа с учебником и рабочими тетрадями. Коллективная проверка результатов работы учителем и учащимися. Учитель предоставляет дополнительные задачи.
Практический	Учащиеся должны уметь применять полученные знания при решении задач.	Не смогли использовать имеющиеся знания для решения конкретных задач	Коррекционная работа у доски.
Рефлексивно- оценочный	Учащиеся должны проанализировать результаты работы и поставить себе оценку.	Не смогли поставить себе оценку.	Коллективное обсуждение и подведение итогов урока. Дифференцированное домашнее задание.

Подпись учителя.

Просмотр содержимого презентации
«презентация»

Вечный двигатель - воображаемое устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов

Конструкция вечного двигателя, основанного на законе Архимеда

Одна из древнейших конструкций вечного двигателя

Три пути ведут к познанию:

• Путь размышления – это путь самый благородный,

• Путь подражания – это путь самый легкий,

• И путь опыта – это путь самый горький.

Конфуций

древний мыслитель и философ Китая

Размышляем!

Проблема

Ключевые понятия

Связь между ними

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Одно из основных положений термодинамики, являющееся по существу законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам.

МАЙЕР (Mayer) Юлиус Роберт (1814-78)

Немецкий естествоиспытатель, врач. Первым сформулировал закон сохранения энергии (эквивалентности механической работы и теплоты) и теоретически рассчитал механический эквивалент теплоты (1842).

ДЖОУЛЬ (Joule) Джеймс Прескотт (1818-89)

Английский физик. Экспериментально обосновал закон сохранения энергии, определил механический эквивалент тепла. Установил закон, названный законом Джоуля - Ленца. Открыл (совместно с У. Томсоном) эффект, названный эффектом Джоуля - Томсона.

Провел серию опытов по изучению взаимного превращения механической энергии и теплоты.

ГЕЛЬМГОЛЬЦ (Helmholtz) Герман Людвиг Фердинанд (1821 - 1894)

Немецкий ученый, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1868). Автор фундаментальных трудов по физике, биофизике, физиологии, психологии. Впервые (1847) математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер. Разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятия свободной и связанной энергий. Автор основополагающих трудов по физиологии слуха и зрения.

Бенджамин Томпсон, граф Румфорд (26 марта 1753 - 21 августа 1814 )

Изобрел калориметр,

предложил конструкцию фотометра .

Открыл и исследовал явление конвекции в газах и жидкостях.

Он известен многочисленными изобретениями: камином оригинальной конструкции («камин Румфорда»). Считается, что он изобрёл симпатические чернила, кухонную плиту, кофеварку, армейскую полевую кухню, печи для обжига кирпича, паровую отопительную систему .

Может ли внутренняя энергия одновременно изменяться за счет совершения работы и за счет передачи теплоты?

Первый закон термодинамики формулируется именно для таких общих случаев.

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии термодинамической системы равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, сообщенного системе.

Изменение внутренней энергии системы

совершенная над системой работа

 U = Q + А

0 когда тепло сообщается системе Q когда тепло отдается системой А 0 когда газ сжимается А когда газ расширяется А – работа внешних сил над системой" width="640"

Мерой изменения внутренней энергии в процессе совершения работы является работа , а мерой изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи является количество теплоты .

 U = Q + А

Q 0 когда тепло сообщается системе

Q когда тепло отдается системой

А 0 когда газ сжимается

А когда газ расширяется

А – работа внешних сил над системой

изменение внутренней энергии системы

переданная через границы системы теплота

совершенная системой работа

Q =  U + А /

А / - работа внутренних сил

А = - А /

 U = Q + А

Изолированная система

  U = 0 ,

 U = U 2 – U 1 = 0

U 2 = U 1

Внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной (сохраняется)

Подумай…

Как формулируется первый закон термодинамики?

Можно ли сказать: система обладает запасом количества теплоты?

Можно ли сказать: система обладает внутренней энергией?

В 1775 г. Парижская академия наук

считая неосуществимыми проекты вечных двигателей, постановила не рассматривать их .

Первый закон термодинамики и изопроцессы

Изотермический

Q = ΔU + A

Изобарный

Изохорный

Адиабатный

• § 78,79
• с. 236, Упр. 15 (1, 2)
• Что общего между работой дизельного двигателя и образованием облаков?
• Сообщение «Дизельный двигатель»

Цель урока: изучить практическое применение первого закона термодинамики к газовым процессам.

Задачи.

образовательные:

• показать переход от общих знаний первого закона термодинамики к конкретным газовым законам;
• рассмотреть применение полученных знаний, при решении конкретных задач;
• показать необходимость переноса знаний математики на другие предметы, в частности физику;

развивающие:

• развивать умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать вывод;
• развивать умения осуществлять перенос знаний и умений в новой нестандартной ситуации;

воспитательные:

• повысить интерес к физике, как к науке, объясняющей огромное количество окружающих явлений и объединяющей в себе знания множества других наук;
• формировать коммуникативные и деловые качества при работе в малых группах.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 4

г.Ак-Довурака

Применение первого закона термодинамики к различным процессам

Урок по физике

10 класс

«Применение первого закона термодинамики к различным процессам»

учитель физики Кужугет М.Ш.

Ак-Довурак-2017

Цель урока: изучить практическое применение первого закона термодинамики к газовым процессам.

Задачи.

образовательные:

• показать переход от общих знаний первого закона термодинамики к конкретным газовым законам;
• рассмотреть применение полученных знаний, при решении конкретных задач;
• показать необходимость переноса знаний математики на другие предметы, в частности физику;

развивающие:

• развивать умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать вывод;
• развивать умения осуществлять перенос знаний и умений в новой нестандартной ситуации;

воспитательные:

• повысить интерес к физике, как к науке, объясняющей огромное количество окружающих явлений и объединяющей в себе знания множества других наук;
• формировать коммуникативные и деловые качества при работе в малых группах.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор.

План урока

1. Организационный момент.

2. Фронтальный опрос и изучение нового материала.

Подготовка учащихся к изучению новой темы, путем повторения предыдущей.

• Какие изопроцессы вы знаете?
• Какие макропараметры могут быть неизменными?
• Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим законом

• Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим графиком

Изотермический процесс
Изобарный процесс
Изохорный процесс

Давайте всё о чем мы сейчас говорили, оформим в виде таблицы, повторяя всё ещё раз для каждого процесса.

Познакомимся с ещё одним процессом, о котором раньше не говорили.

Адиабатный процесс . Процесс, совершаемый без теплообмена с окружающей средой Q = 0.

Формулировка: Изменение внутренней энергии газа происходит путём совершения работы. Давайте запишем необходимое в нужные клетки нашей таблицы и посмотрим иллюстрацию к данному закону.

• Вопрос классу: Сформулируйте первый закон термодинамики?

(Ответ: Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую. Закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики).

• Что он показывает? (Ответ: от каких величин зависит изменение внутренней энергии)

Q = U + А 1

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами)

Теперь заполним последние строки нашей таблицы. Запишем для каждого изопроцесса 1-й закон термодинамики. Эти формулы можно не запоминать, а всегда вывести из первого закона термодинамики, если вы понимаете смысл. Мы с вами заполнили таблицу, которая содержит краткую информацию о каждом процессе, описание, формулы и формулировки. Как изменяется внутренняя энергия тела при его охлаждении?

(Ответ: U уменьшается)

2) Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличивается на 25 Дж. Что произошло с газом?

(Ответ: газ отдал окружающей среде Q = 5 Дж)

Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3, т.к. показано на графике. Чему равна работа, совершенная газом? (Ответ: 2P 0 V 0 )

4. Самостоятельное решение задачи

Задача: В вертикально расположенном цилиндре под поршнем находится газ при Т=323 К, занимающий объём V 1 = 190 см 3 . Масса поршня М=120 кг, его площадь S=50 см 2 . Атмосферное давление р 0 = 100 кПа. Газ нагревается на T=100 К.

А . Определите давление газа под поршнем.

Б. На сколько изменится объём, занимаемый газом, после нагревания?

В. Найдите работу газа при расширении.

Подведение итогов решения задачи и работы на уроке. Выставление оценок:

5. Домашнее задание. § 81 учебника.

• Упражнение 15 (8, 9).
• Выучить таблицу.

6. Рефлексия. Каждому ученику раздаётся смайлик и на нём рисуется нужная улыбка. По количеству улыбок можно ответить на вопрос: Удался ли данный урок?

Литература

1. Мякишев Г.Я., Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика-10: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005.
2. Небукин Н.Н. Сборник уровневых задач по физике. М.: Просвещение, 2006.
3. ЕГЭ 2008. Физика. Федеральный банк экзаменнацилнных материалов. Сост. Демидова М.Ю., Нурминский И.Н. – М.: Эксмо, 2008.
4. Цифровые образовательные ресурсы .
5. Разработка урока учителя физики С.Н. Гуцил.

Цели урока:

• образовательные:
ввести первый закон термодинамики как закон сохранения энергии термодинамической системы, раскрыть его физическое содержание при рассмотрении конкретных процессов, продолжить формирование умений описывать тепловые процессы физическими величинами и законами;
• развивающие:
развитие памяти, быстроты реакции, творческих способностей, умения применять полученные знания на практике, развитие познавательного интереса.
• воспитательные:
формирование коммуникативных качеств, культуры общения, воспитывать мировоззрение учащихся на основе метода научного познания природы, воспитывать наблюдательность, воспитывать целеустремленность, настойчивость в достижении поставленной цели.

Оборудование к уроку: на каждом столе пробирка с холодной водой, термометр, бумага, теплоприёмник, жидкостной манометр, бланки с заданиями, мультимедийный проектор, ПК, экран.

Ход урока

1. Организационный момент. Приветствие, готовность к уроку.

2. Актуализация опорных знаний.

Учащиеся выполняют тестовые задания по вариантам.

Вариант 1

1. Броуновское движение - это:

А) тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц;

Б) хаотическое движение взвешенных в жидкости частиц;

В) упорядоченное движение молекул жидкости;

Г) упорядоченное движение взвешенных в жидкости частиц.

2. Какая из приведённых ниже формул позволяет рассчитать среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул газа: А) p=nkT; Б) E=3/2kT; В) p=1/3m 0 nv 2

3. Как изменится давление идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза и объёма в 2 раза? (масса газа не изменяется)

А) увеличится в 4 раза; Б) уменьшится в 4 раза; В) не изменится; Г) увеличится в 2 раза.

4. Процесс изменения термодинамической системы при постоянном давлении называют: А) изотермическим; Б) изохорным; В) изобарным.

5. Какое выражение соответствует закону Бойля-Мариотта:

А) V/T = const; Б) pV = const; В) p/T = const; Г) pT = const.

6. На рисунке график зависимости p(V), m = const. Какой процесс изменения газа изображён на рисунке?

А) изотермическое расширение; Б) изобарное расширение; В) изобарное сжатие; Г) изохорное нагревание.

Вариант 2

1. Какое из следующих положений противоречит основам МКТ:

А) вещество состоит из молекул;

Б) молекулы вещества движутся беспорядочно;

В) все молекулы взаимодействуют друг с другом;

Г) все молекулы вещества имеют одинаковые скорости.

2. Какая из приведённых ниже формул позволяет вычислить число частиц:

А) N=vN а; Б) v=m/M; В) p=nkT.

3. Как изменится давление идеального газа, если число молекул газа и его объём увеличится в 2 раза, а температуру оставить неизменной?

А) увеличится в 2 раза; Б) уменьшится в 2 раза; В) увеличится в 4 раза; Г) не изменится.

4. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа равна:

А) U=mRT/M; Б)U=m|M N а; В) U=3|2 v RT; Г) U=V|m RT.

5. Газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало, называется:

А) реальным; Б) абсолютным; В) идеальным; Г) свободным.

6. На рисунке график зависимости p(Т), m=const. Какой процесс изменения газа изображён на рисунке?

А) изохорное нагревание; Б) изохорное охлаждение; В) изотермическое расширение;

Г) изобарное расширение.

3. Фронтальный опыт "Изменение внутренней энергии тела при совершении работы". Приложение Слайд 2.

Приборы и материалы: пробирка химическая, термометр лабораторный, цилиндр измерительный с холодной водой, лист бумаги.

Порядок выполнения работы:

1.Налейте в пробирку 10мл воды и измерьте её температуру.

2.Закройте пробирку пробкой (или большим пальцем если нет пробки) и заверните в бумагу. Энергично встряхивайте воду в пробирке в течение 40 секунд (время заметьте по секундомеру в часах или мобильном).

3.Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды.

4.Ответьте на вопросы:

а) Как изменилась внутренняя энергия воды во время опыта?

б) Каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды в опыте?

в) Зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта?

г) Что можно сказать о зависимости изменения внутренней энергии тела от совершённой работы?

4. Изучение новой темы

К середине 19 века многочисленные опыты показали, что механическая энергия никогда не пропадает бесследно. Приложение Слайд 3

Нагревание тела может происходить без сообщения ему какого либо количества теплоты, а только за счет совершения работы.. В больших масштабах такое явление наблюдал в 1798 г. Б. Румфорд. При сверлении пушечного ствола, которое производили с помощью лошадей, вращавших большое сверло, Румфорд успевал вскипятить поставленный на ствол котел с водой. Румфорд предположил, что вода нагревается в процессе совершаемой при сверлении работы.

Как используя сухие кусочки дерева, можно добыть огонь, т. е. нагреть дерево до температуры, превышающей температуру его воспламенения?

Повышение температуры тела может быть вызвано как совершением работы, так и передачей количества теплоты. Приложение Слайд 4.

Закон сохранения энергии в механике:

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую. (Падает, например, молот на кусок свинца и свинец нагревается - потенциальная энергия молота переходит в кинетическую, затем механическая энергия превратилась во внутреннюю энергия тела).

Закон сохранения и превращения энергии, распространённый на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики.

Приложение Слайд 5.

В термодинамике рассматриваются тела, положение центра тяжести которых практически не меняется. Механическая энергия таких тел остаётся постоянной, изменяться может лишь внутренняя энергия каждого тела. Первый закон термодинамики был открыт в середине 19 века немецким учёным врачом Майером (1814-1878), английским учёным Д. Джоулем(1818 - 1889) и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого учёного Г Гельмгольца (1821-1894).

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счёт совершения работы, так и за счёт передачи теплоты.

Первый закон термодинамики: Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты переданного системе:

Если система изолирована (замкнутая) то есть над ней не совершается работа (А=0) и она не обменивается теплотой с окружающими телами (Q=0). То в этом случае согласно первому закону термодинамики U=0 (U 1 = U 2).

Внутренняя энергия изолированной системы остаётся неизменной (сохраняется).

Учитывая, что A / = - А, получим Q=A / + U

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

5.Формирование умений и навыков: Приложение Слайд 6

1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества в этом процессе?

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 300 Дж
Г. не отдавал и не получал теплоты.

Приложение Слайд 7

4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 600 Дж
Г. получил 300 Дж

По окончании работы ученики проверяют свою работу, оценивают себя. (Ответы появляются на экране) Приложение Слайд 8.

Можно ли создать устройство “Вечный двигатель”?

Невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает теплота (Q=0), то работа A / согласно первому началу термодинамики Q=A / + U может быть совершена только за счёт убыли внутренней энергии: A / = - U. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

Нельзя говорить, что в системе содержится определённое количество теплоты или работы. Как работа, так и количество теплоты являются величинами, характеризующими изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса, и выражаются эти величины в джоулях. Внутренняя энергия системы может изменится одинаково как за счет совершения системой работы, так и за счёт передачи окружающим телам какого-либо количества теплоты. Например, нагретый воздух в цилиндре может уменьшить свою энергию остывая, без совершения работы. Но может потерять точно такое же количество энергии, перемещая поршень, без отдачи теплоты окружающим телам. Для этого стенки цилиндра и поршень должны быть теплонепроницаемыми.

Вывод: Невозможно создать “вечный двигатель”!

6. Подведение итогов. Домашнее задание. § 56 задачи № 3, 4.