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

План урока.

I.

II.

III.

IV.

V.

VI/

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 А_1-4-3 ); б) изменение внутренней энергии (U_1-2-3 и U_1-4-3); в) количества теплоты, переданное газу (Q_1-2-3 и Q_1-4-3).

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:

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

5. Подведение итогов.

6. Домашнее задание: Повторите § 23-27, составьте и решите дома задачу

на словесное описание графиков по типу задач самостоятельной работы.