Сила Архимеда

Что такое выталкивающая сила? Почему ее называют архимедовой? Опыты, доказывающие существование выталкивающей силы и показывающие, от чего зависит ее величина.

Генератор змінного струму

Основні положення МКТ та їх дослідне обґрунтування

Основні положення МКТ та їх дослідне обґрунтування

Мета:     Навчальна: Поглибити та конкретизувати уявлення учнів про молекулярно-кінетичну теорію (МКТ) будови речови­ни. Розкрити наукове та світоглядне значення молекуляр­них явищ (броунівського руху та дифузії), ознайомити з методами науки, Розвивальна: розвивати діалектико-матеріалістичний світогляд через розкриття форм руху матерії, роль науко­вих теорій у пізнаваності явищ природи і можливості їх використання.      Виховна: виховувати самостійність мислення,посилити почуття взаємної відповідальності, формувати ідею про можливість збереження природних ресурсів.      Тип уроку: засвоєння нових знань.      Обладнання: інтерактивна дошка, комп’ютери, механічна модель броунівського руху, плакати.     Етапи уроку І. Настановно-мотиваційна частина. ІІ. Перевірка домашнього завдання. ІІІ. Повідомлення теми й мети уроку. ІV. Пояснення нового матеріалу. V.  Підбиття підсумків уроку, виставлення оцінок. VІ. Домашнє завдання. VІІ. Загальний підсумок уроку.     Девіз уроку: «Ніколи не соромся запитувати про те, чого не знаєш» (арабське прислів’я)     Демонстрації: Хід уроку     І. Настановно-мотиваційна частина.     Учитель.     Доброго дня. Вітаю всіх на нашому уроці.     Основи сучасних уявлень про будову речовини були закладені в ті далекі часи, коли людина лише робила спробу зрозуміти суть речей, що оточували її. Передаючи один одному, мов еста­фету, думку про існування єдиної першооснови навколишніх тіл, Анаксагор, Левкіпп, Демокріт, Епікур, римлянин Лукрецій Кар розвинули її в досить струнку і логічну теорію будови речовини. Демокріт писав, що «справжня основа речей — атоми і порожнеча», вважаючи атомом найменшу часточку, яку можна дістати поділом на частинки оточуючі тіла, підкресливши цю обставину самою назвою, бо грецькою мовою «атом» — «неподільний».     Поняття молекули (в перекладі «маленька маса»), як найменшої часточки речовини, яка має всі хімічні властивості цієї речовини, з'явилось на хвилі відродження у середні віки атомістичних ідей учених античного світу в працях Г. Галілея, П. Гассенді (який і ввів термін «молекула»), Р. Бойля, І. Ньютона, Р. Босковича і М. Ломоносова. Серб Р. Боскович чи не перший чітко сформулював основні положення МКТ речовини, пояснюючи механічні й теплові властивості тіл на основні уявлення про механічний рух і взаємодію (притягання на великих відстанях, відштовхування — на малих) молекул (або «корпускул» за термінологією Ломоносова) — наймен­ших часточок речовини. Чималий внесок у вдосконалення уявлень про МКТ і розвиток науки в Росії належить М. Ломоносову. Нині уявлення про перервну, молекулярну будову речовини стало стрункою теорією, перевіреною безліччю експериментів.     ІІ. Актуалізація опорних знань.     Актуалізувати знання учнів під час бесіди. З цією метою ставляться запитання: що вам відомо про будову речовини? Які досліди підтверд­жують існування молекул? Чи тіла суцільні? Які спосте­реження з повсякденного життя підтверджують існування міжмолекулярних проміжків? Які факти підтверджують наявність сил взаємодії між молекулами? Які явища свід­чать про рух молекул? Який характер цього руху?     ІІІ. Повідомлення теми й мети уроку.     Учитель.  Тема нашого уроку:   «Основні положення МКТ та їх дослідне об­ґрунтування».     ІV. Пояснення нового матеріалу. План   1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії   2. Дослідні підтвердження МКТ   3. Основне завдання МКТ     1.  Основні положення молекулярно-кінетичної теорії Молекулярно-кінетична теорія зародилася в ХІХ ст. у результа­ті спроб пояснити будову та властивості речовини на основі уявлень про те, що речовина складається з дрібних частинок — молекул, які безупинно рухаються і взаємодіють одна з одною. Особливих успіхів ця теорія досягла в поясненні властивостей газів.     Молекулярно-кінетичною теорією називають учення, що по­яснює будову і властивості тіл рухом і взаємодією частинок, з яких складаються тіла. В основу МКТ покладено три найважливіші положення:  - усі речовини складаються з дрібних частинок (атомів, моле­кул, електронів, йонів);  - частинки речовини перебувають у безперервному хаотично­му русі (його часто називають тепловим рухом);  - частинки речовини взаємодіють одна з одною.     2.  Дослідні підтвердження МКТ     Припущення про молекулярну будову речовини підтверджу­валося лише побічно. Розміри молекул і атомів настільки дрібні, що розрізнити їх у звичайний мікроскоп неможливо. Тому навіть у ХІХ ст. багато вчених ще сумнівалися в існуванні молекул. Нара­зі техніка досягла рівня, за якого можна розгледіти навіть окремі атоми.     Переконатися в існуванні молекул та оцінити їхні розміри можна досить просто. Помістимо дуже маленьку крапельку олії на поверхню води. Масляна пляма розтікатиметься по поверхні води, але площа масляної плівки не може перевищувати певного зна­чення. Природно припустити, що максимальна площа плівки від­повідає масляному шару завтовшки в одну молекулу. Наприклад, крапелька маслинової олії об’ємом 1 мм3 розтікається по площі не більш ніж 1 м2. Звідси випливає, що розмір молекули олії стано­вить порядку 10-9 м.     Переконатися в тому, що молекули рухаються, дуже просто: капніть крапельку парфумів в одному кінці кімнати, і через кіль­ка секунд цей запах пошириться по всій кімнаті. У повітрі навко­ло нас молекули носяться зі швидкостями артилерійських снаря­дів — сотні метрів на секунду.     Чудовою властивістю руху молекул є те, що він ніколи не при­пиняється. Саме цим рух молекул істотно відрізняється від руху предметів, що оточують нас, адже механічний рух неминуче при­пиняється внаслідок тертя. На початку ХІХ ст. англійський бо­танік Броун, спостерігаючи в мікроскоп частки пилка, зважені у воді, помітив, що ці частки перебувають у «нескінченному тан­ці». Причину так званого «броунівського руху» зрозуміли лише че­рез 50 років після його відкриття: окремі удари молекул рідини об частку не компенсують один одного, якщо ця частка досить дрібна. З тих часів броунівський рух розглядається як наочне дослідне під­твердження руху молекул.     Багато дослідів свідчать про наявність сил міжмолекулярної взаємодії. Якби молекули не притягувалися одна до одної, не було б ні рідин, ні твердих тіл — вони просто розсипалися б на окремі молекули. З іншого боку, якби молекули лише притягувалися, вони «злипалися» б у надзвичайно щільні згустки, а молекули газів унаслідок ударів об стінки посудини «прилипали» б до них. Взаємодія молекул має електричну природу. Хоча молекули за­галом електрично нейтральні, розподіл позитивних і негативних електричних зарядів у них такий, що на значних відстанях (по­рівняно з розмірами власне молекул) молекули притягуються, а на малих відстанях — відштовхуються.     3.   Основне завдання МКТ     Параметри газу, пов’язані з індивідуальними характеристика­ми молекул, що складають його, називаються мікроскопічними па­раметрами (маси молекул, їхні швидкості, концентрація).     Параметри, які характеризують стан макроскопічних тіл без урахування їхньої молекулярної будови, називаються макроско­пічними параметрами (об’єм, тиск, температура).     Співвідношення між макроскопічними параметрами — темпе­ратурою, об’ємом і тиском — називається рівнянням стану.     Основне завдання молекулярно-кінетичної теорії:     установити зв’язок між макроскопічними та мікроскопічни­ми параметрами речовини й, виходячи з цього, визначити рів­няння стану цієї речовини.     Наприклад, знаючи масу молекул, їхні середні швидкості й концентрацію, можна обчислити об’єм, тиск і температуру маси газу, а також виразити тиск газу через його об’єм і температуру.     V.  Розв’язування задач.     Якщо в столярному цеху не працює вентиляція, дрібний дерев­ний пил годинами «висить» у повітрі навіть після вимикання деревообробних верстатів. Чому? Дві скляні пластинки важко відірвати одну від одної, якщо між ними є трохи води. Якщо ж скельця сухі, то вони відокремлю­ються одне від одного дуже легко. Чому? Чому полірування тертьових поверхонь може привести не до зменшення тертя, а, навпаки, — до збільшення?     Під час ремонту дороги запах розігрітого асфальту відчуваєть­ся здалеку, а запах остиглого асфальту майже не відчувається. Чому?     Чому водень і гелій здатні випаровуватися навіть із герметично закритих ємностей?     ІV. Закріплення вивченого матеріалу.     VІ. Підбиття підсумків уроку, виставлення оцінок.     Перелічіть відомі вам докази існування молекул.     Наведіть факти, що показують подільність речовин.     У чому полягає явище дифузії?     У чому полягає суть броунівського руху?     Які досліди доводять, що між молекулами твердих і рідких тіл діють сили притягання і відштовхування?     VІІ. Домашнє завдання. §40-42 [В. Д.Сиротюк, В.І. Баштовий, Фізика 10 кл, рівень стандарту]

Тема. Властивості газів. Ідеальний газ. Газові закони.

Мета уроку:

Установити залежність між двома макропараметрами газу за незмінного третього. формувати вміння пояснювати закони з молекулярної точки зору; будувати графіки процесів;

Розвивати уяву, пам'ять, логічне мислення, вміння порівнювати, виявляти закономірності, узагальнювати;

Виховувати пізнавальний інтерес до предмету.

Тип уроку: урок засвоєння нового матеріалу.

Вид уроку.  Лекція з елементами бесіди.

Демонстрації, обладнання: опорні таблиці, блок-схеми та фрагменти відеофільму з демонстрацією газових законів (флеш презентація). Додаток.

ПЛАН УРОКУ

Актуалізація опорних	5 хв.	1. Вимірювання температури. Термометри. 2. Що називають абсолютною температурою? 3. Співвідношення між шкалою Кельвіна і шкалою Цельсія
Демонстрації	5 хв.	1. Залежність тиску від об'єму за постійної температури. 2. Залежність об'єму газу від температури за постійного тиску. 3. Залежність тиску газу від температури за постійного об'єму. 4. Рівняння стану.
Вивчення нового матеріалу	25 хв.	1. Ізопроцеси. 2. Ізобарний процес. 3. Ізохорний процес. 4. Ізотермічний процес.
Закріплення вивченого матеріалу	10 хв.	1. Учимося розв'язувати задачі. 2. Контрольні запитання
Підсумки та домашнє завдання.		3. Завдання на картці.

I Актуалізація знань. Мотивація навчальної діяльності. Опорний конспект.

1. Що є об’єктом вивчення МКТ ? (Ідеальний газ.)

2. Що в МКТ називається ідеальним газом? (Ідеальний газ – це газ, в якому взаємодією між молекулами можна знехтувати.)

3. Що таке макро- та мікропараметри?

4. Чи знаєте ви рівняння, що пов’язує між собою всі три термодинамічні параметри? (Рівняння стану ідеального газу).

II Вивчення нового матеріалу.

Стан певної маси газу визначається трьома макроскопічними параметрами – тиском p, об'ємом V і температурою T.

Газовий закон – кількісна залежність між двома термодинамічними параметрами газу при фіксованому значенні третього.

Особливу роль у фізиці й техніці відіграють так звані ізопроцеси. Ізопроцесами називаються процеси, що протікають із певною масою газу за постійного значення одного з трьох параме­трів – тиску, об'єму або температури.

Газових законів, як і ізопроцесів – три.

   1. Ізотермічний процес – процес зміни стану термодинамічної системи при сталій температурі. T=const.

Закон Бойля- Маріотта встановлено експериментально до створення молекулярно-кінетичної теорії газів англійським фізиком Робертом Бойлем в 1662 році та французьким абатом Едмоном Маріоттом, який описав незалежно від Бойля аналогічні досліди 1676 році.

Зауваження. Газові закони активно працюють не лише в техніці, але й в живій природі, широко застосовуються в медицині. Однак при тисках, в кілька сотень раз більших атмосферного, відхилення від цього закону стають суттєвими.

    2. Ізобарний процес – процес зміни стану термодинамічної системи, що протікає при сталому тиску. p=const.

Закон Гей-Люссака. Для газу даної маси при сталому тиску відношення об’єму до температури є сталою величиною.

Встановлений в 1802 році французьким фізиком Гей-Люссаком, який визначав об’єм газу при різних значеннях температур в межах від точки кипіння води. Газ тримали в балончику, а в трубці знаходилась крапля ртуті, що закривала газ, який розміщувався горизонтально.

   3. Ізохорний процес – процес зміни стану термодинамічної системи, що протікає при сталому об’ємі. V=const

Закон Шарля. Для газу даної маси при сталому об’ємі відношення тиску до температури є величиною сталою.

   В 1787 році французький вчений Жак Шарль виміряв тиск різних газів при нагріванні при сталому об’ємі і встановив лінійну залежність тиску від температури, але не публікував дослідження. Через 15 років до таких же результатів прийшов і Гей-Люссак і, будучи на рідкість благородним, настояв, щоб закон називався на честь Шарля.

   4. У першій по­ловині XIХ ст. французький фізик Клапейрон вивів співвідношен­ня, що пов'язує усі три параметри.

Закріплення вивченого матеріалу

1)      Що ви розумієте під параметрами стану?

2)      Які параметри характеризують стан газу? Чи пов'язані вони між собою? Наведіть приклади.

3)       Як забезпечується ізобарність процесу в газі?

4)       Як забезпечується ізохорність процесу в газі?

5)       Як забезпечується ізотермічність процесу в газі?

6)       Окресліть межі застосовності газових законів.

Задача. Газ ізотермічно стисли від об'єму 8 л до об'єму 6 л. Тиск при цьому зріс на 4 кПа. Яким був початковий тиск?

Підсумки. Домашнє завдання.

1.    За температури -23 °С газ займає об'єм 60 л. Яким буде об'єм газу за температури 127 °С? Тиск газу не змінився.

Тема уроку: «Газові закони».

Мета уроку:

Навчальна - поглибити і систематизувати знання учнів з даної теми;

розвиваюча- розвивати логічне мислення, продовжити формування комунікативних і соціальних компетенцій;

Виховна – заохочувати учнів до самоосвіти, підтримувати інтерес до вивчення фізики, виховувати толерантність.

Тип уроку: узагальнення і систематизації знань.

Хід уроку:

Перший тур. Чи знаєш ти вчених?

Відповідаючи на питання, учні показують сигнальні картки з номером відповіді.

На дошці – таблички з прізвищами вчених:

1.    У. Томсон

2.    Р. Бойль

3.    Л. Больцман

4.    Д. Мендєлєєв

Приклади запитань:

1.    В честь якого вченого названа фізична стала, яка дорівнює 1,38 ·10‾²³ Дж/К?

(Відповідь: 3)

2.    З його ім’ям пов’язано встановлення першого в світі телеграфного зв’язку між Америкою і Європою і абсолютна шкала температур. Хто він?

(Відповідь : 1)

3.    Великий російський вчений, який створив періодичну систему елементів.

( Відповідь: 4)

4.    Ірландець, засновник Королівської Спілки в Оксфорді, він першим показав можливість визначення речовини за допомогою реактивів, показав зв’язок між тиском і об’ємом. Його ім’я увіковічено в назві фізичного закону. Хто це?

( Відповідь: 2)

Другий тур. Чи знаєш ти газові закони?

На дошці – таблички з формулами:

1.     РV = const

2.

3.

4.

5. P = nkT

6.

Приклади запитань:

1.    Яка з формул є рівнянням стану ідеального газу? (Відповідь: 4)

2.    Яка з формул виражає залежність тиску газу від його об’єму при сталій температурі? (Відповідь: 1)

3.    Формула, яка показує залежність тиску газу від концентрації молекул і температури. (Відповідь: 5)

4.    Залежність між параметрами газу при ізохорному процесі. (Відповідь:2)

5.    Формула, яка виражає залежність середньої кінетичної енергії поступового руху молекул від температури. (Відповідь: 6)

6.    Формула, яка виражає закон Гей-Люссака. (Відповідь: 3)

Третій тур. Чи знаєш ти графіки?

На дошці вивішуються графіки (див. рис.1).

Приклади запитань:

1.    На якому графіку зображений ізобарний процес? (Відповідь: 4)

2.    На якому графіку зображена ізотерма? (Відповідь: 1)

3.    Графік ізохорного процесу. (Відповідь: 2,3)

Четвертий тур. Чи знаєш ти фізичні константи?
На картках записані значення деяких фізичних констант:

1.    8,31 Дж/моль∙К

2.    1,6 ·10 Кл

3.    4200 Дж/кг∙ºС

4.    6,02 ∙10²³ моль‾¹

5.    9 ∙10 Н∙м²/Кл²

6.    1,38 ∙10‾²³ Дж/К

Приклади запитань:

1.    Ця константа показує число атомів в одному молі будь-якої речовини. ( Відповідь:4)

2.    Константа, яка названа в честь одного із засновників молекулярно-кінетичної теорії газів. Вона пов’язує температуру Θ в енергетичних одиницях з температурою Т в кельвінах. (Відповідь: 6)

3.    Універсальна газова стала. (Відповідь: 1)

П’ятий тур. Логічний ланцюжок.

1.    Картки, на яких записані одиниці тиску, розташовані так:

1)1 Па; 2)1 кПа; 3)1 гПа; 4) 1МПа.
Питання: Які картки треба поміняти місцями, щоб одиниці тиску були розташовані в порядку зростання? (Відповідь: 2 і 3)

2.    На картках записані назви газів:

1) Аргон; 2)Неон; 3)Кисень; 4)Гелій.
Питання: Яка картка «зайва»? (Відповідь: 3, так як кисень не являється одноатомним газом).
Фінал.
На столі перед гравцями – учасниками фіналу, розташована табличка з написаним на ній словом «ТЕМПЕРАТУРА».
Використовуючи букви цього слова, гравці повинні за одну хвилину скласти слова. Кожна буква використовується тільки один раз. Виграє той, хто складе більше слів.