Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі «Ұлттық ақпараттандыру орталығы» АҚ
жүктеу/скачать 11,7 Mb. Pdf көрінісі
|
Это уравнение было получено Клаузиусом и носит название основного уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. V . Закрепление новых знаний Обращение к учащимся: Объясните, как зависит давление газа от микропараметров − масса молекулы, скорость движения молекул, концентрации молекул. Ответы: - давление зависит от массы молекул, т.к., чем больше масса молекулы, тем более сильно она будет ударяться о стенку; - давление зависит от средней скорости движения молекул, т.к., чем больше скорость, тем сильнее и чаще молекулы будут ударяться о стенки сосуда; - давление зависит от концентрации молекул, т.к., чем больше концентрация молекул, тем чаще они будут ударяться о стенки сосуда. Задание 1. Запишите в тетради уравнение, которое связывает давление со средней кинетической энергией его молекул и другие записи этого уравнения с учетом соотношений: V N n = и N m m 0 = . (Учащиеся самостоятельно в тетрадях получают другие записи этого уравнения). Ответ: Другие записи этого уравнения с учетом соотношений: > < = 〉 〈 = ⋅ > < = 0 2 0 2 0 3 2 2 3 2 2 2 3 1 W n m n nm p êâ υ υ ; учитывая, что V N n = , получим W m N pV êâ 3 2 2 3 2 2 0 = 〉 〈 = υ . Так как N m m 0 = , то уравнение можно записать: 2 0 3 1 〉 〈 = кв Nm pV υ , или 2 3 1 〉 〈 = υ m pV . Основное уравнение молекулярно-кинетической теории: > < = 0 3 2 W n p Давление идеального газа пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема. Вывод. Уравнение: а) связывает между собой микро- и макромиры; б) позволяет теоретически получить все газовые законы, открытые экспериментально; в) дает информацию о процессах, происходящих в микромирах. 117 Как показывает опыт, отношение N pV для различных газов при одной и той же температуре является величиной постоянной и значение этого отношения определяется только лишь температурой, т.е. N pV ~ θ . Величина θ называется энергетической температурой. Она измеряется в джоулях. Энергетическая температура и температура, измеряемая в градусах, связанны соотношением kT = θ , где k − коэффициент пропорциональности. Тогда получим следующее соотношение: kT N pV = . Коэффициент 23 10 38 , 1 − ⋅ = k Дж/ К называется постоянной Больцмана. Постоянная Больцмана связывает энергетическую температуру с температурой, измеряемой в кельвинах. Задание 2. Используя формулы > < = 0 3 2 W n p , V N n = и kT N pV = , получите выражение, показывающую связь между средней кинетической энергией хаотического движения молекул и его абсолютной температурой. Решение: > < = > < = 0 0 3 2 3 2 W V N W n p ⇒ > < = 0 3 2 W N pV , так как kT N pV = , то получим, что левые части уравнений равны, значит, и их правые части равны kT W 2 3 0 = > < Вывод: средняя кинетическая энергия хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре. Для нахождения микропараметров газа нужно измерить еще одну физическую величину. Такой величиной является температура, которая описывает состояние термодинамической системы. Задание 3. Используя формулы > < = 0 3 2 W n p и kT W 2 3 0 = > < , получите еще одну форму записи основного уравнения молекулярно-кинетической теории Решение: nkT kT n W n p = ⋅ >= < = 2 3 3 2 3 2 0 . Вопросы для фронтального опроса: 1. Что такое макроскопические параметры? Какие величины относятся к их числу? 2. Какой газ называют идеальным? Что является моделью идеального газа? 3. Что называют энергетической температурой? 4.Каков физический смысл постоянной Больцмана? 5. Назовите три формы записи основного уравнения молекулярно-кинетической теории. VI . Подведение итогов урока - дать качественную оценку работы класса и отдельных учащихся; 118 - замечания и выводы по уроку, выставление оценок. VII . Домашнее задание - « Физика 10 класс», § 4.5, упр.8, № 9-12 . - выполнить задания самопроверки и тестовые задания к ЦОР 2810. - проверить, как учащиеся поняли содержание домашней работы. ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА НА ТЕМУ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА » С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦОР №№ 2834, 2835 Цели и задачи урока: общеобразовательные: • формирование представлений об электрическом заряде, о взаимодействии заряженных тел, о существовании двух видов зарядов и способы получения электрических зарядов; • объяснить физический смысл явления электризации; • должен знать закон сохранения электрического заряда. развивающие: • развитие логического мышления и творческого воображения учащихся, учить устанавливать причинно-следственные связи в изучаемых явлениях; • развитие умений сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить; умение работать с информацией, пользоваться ИКТ. воспитательные: • повышение познавательной деятельности и активности учащихся; • развитие творческой мыслительной деятельности учащихся; • воспитывать ответственное отношение к уроку; • развитие личностных качеств: взаимопомощь, чувство коллективизма, ответственность. Тип урока: изучение нового материала Форма проведения урока: беседа и практическая работа с элементами учебного исследования Оборудование: Е-библиотека Системы электронного обучения, ЦОР № 2834 «Электризация и ее виды», ЦОР 2835 «Элементарный заряд. Закон сохранения заряда», электроскоп, палочки из оргстекла и эбонита, электрические султаны, ПК, мультимедийный проектор, экран; презентация. Структура урока: 1. Организационный этап 2. Актуализация знаний 3. Изучение нового материала 4. Закрепление материала 5. Подведение итогов урока 6. Домашнее задание 119 I. Организационный этап Обеспечить нормальную обстановку для работы на уроке, правильный психологический настрой учащихся к занятию; Включение учащихся в ритм работы. II. Этап актуализации знаний Учитель. В природе существуют четыре вида взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Все процессы и явления в природе (падение яблока, взрыв сверхновой звезды, полет птиц или радиоактивный распад веществ) происходят в результате этих взаимодействий. Вопрос. Как вы считаете, каким видом взаимодействия объясняется упорядоченность расположения небесных тел во Вселенной? Структура Вселенной? Что удерживает планеты около Солнца, Солнечную систему в пределах Галактики? Ответ. Структура Вселенной и расположение небесных тел формируется гравитационным взаимодействием. Вопрос. Каков характер этого взаимодействия? Ответ: При взаимодействии действуют силы притяжения Вопрос: Каким законом описывается гравитационное взаимодействие? Ответ: Законом всемирного тяготения. Вопрос: Чем должно обладать тело, участвующее в гравитационных взаимодействиях? Ответ: Массой. Учитель. Если в природе между телами действовали бы только силы гравитационного притяжения, то наличие лишь сил притяжения привело бы сжатию этих тел. Для существования тел стабильных размеров должны действовать силы отталкивания между частицами тела. Такими силами являются силы электромагнитного взаимодействия, которые обеспечивают существование тел стабильных размеров. Электромагнитное взаимодействие характеризуется силами упругости, трения, вязкости, магнитными силами. Гравитационные взаимодействия могут приводить к появлению только сил притяжения, в то время как при электростатических взаимодействиях между частицами различных типов могут возникать как силы притяжения, так и отталкивания. Силы электромагнитного взаимодействия частиц тела намного порядков превосходят гравитационные силы, поэтому структура тел определяется именно электромагнитными силами. III . Изучение нового материала Сейчас мы повторим некоторые опыты, показанные вам в 8 классе, и попытаемся разобраться в тех явлениях, которые вы будете наблюдать. Опыт 1. Берем эбонитовую палочку и подносим ее к султану. Листочки не расходятся. Оба эти тела обладают массой, но мы не наблюдаем их взаимодействия. Если потереть палочку о шерсть, и поднести ее обратно к султану, то листочки султана притягиваются к 120 палочке. Следовательно, эти тела приобрели новые свойства. Повторить опыт со стеклянной палочкой, натертой шелком. Учащиеся делают вывод. Мы наблюдали притяжения листочков султана наэлектризованной палочкой. Учитель. За счет чего наэлектризовалась палочка? Ответ. За счет трения. Учитель. Нам необходимо выяснить, каким образом оказались заряженными стеклянная и эбонитовая палочки, и какую роль сыграла в процессе электризации трение. Как понимать слова «стеклянная палочка наэлектризовалась»? Ответ. Это значит, что на ней появились электрические заряды. Учитель. Откуда появились электрические заряды на палочке, ведь рядом с ними не было других наэлектризованных тел или предметов? Ответ. Очевидно, заряды были на самих телах. Учитель. Опыты убеждают нас в том, что до натирания обе палочки были электрически нейтральны. Это значит, что на палочках были в равном количестве и положительные и отрицательные заряды. Работа учащихся c ЦОР № 2834. Учащиеся выполняют интерактивные задания. ( Анимация 1.) Учитель. Что вы наблюдаете при натирании стеклянной палочки бумагой? Ученик. При натирании одного конца стеклянной палочки о бумагу мы наблюдаем, что стеклянная палочка не в состоянии удержать все свои электроны и часть из них переходит на бумагу. Таким образом, потеряв часть своих электронов, стеклянная палочка заряжается положительно, а бумага отрицательно. При выполнении заданий с другими палочками учащиеся наблюдают, что они по- разному заряжаются. 121 Работа учащихся c ЦОР № 2834. Учащиеся выполняют интерактивные задания. ( Анимация 2). Учитель: Какие явления мы с вами сейчас наблюдали? Объяснение. При натирании обеих одинаковых палочек о кусочек ткани они наэлектризовались. Наэлектризованная палочка отталкивает другую такую же наэлектризованную палочку. Ученики продолжают выполнять интерактивное задание. Объяснение. Если вместо одной наэлектризованной палочки взять наэлектризованную стеклянную палочку, то между ними мы наблюдаем притяжение. Это говорит о том, что палочки по-разному наэлектризованы 122 Анимация 3. Учащиеся выполняют задание. В анимации представлен электроскоп – прибор для обнаружения электрических зарядов, устройство которого основано на явлении электрического отталкивания заряженных тел. Учитель: Почему же электроскоп зарядился? Объяснение. При соприкосновении заряженной палочки со стержнем электроскопа электрические заряды распределяются по стержню и листочкам. Так как одноимённо заряженные тела отталкиваются, то под действием силы отталкивания листочки электроскопа разойдутся на некоторый угол. Причём чем больше величина заряда электроскопа, тем больше сила отталкивания листочков и тем на больший угол они разойдутся. Следовательно, по углу расхождения листочков электроскопа можно судить о величине заряда, находящегося на электроскопе. Если к заряженному электроскопу поднести тело, заряженное противоположным знаком, например, отрицательно, то угол между его листочками начнёт уменьшаться. Следовательно, электроскоп позволяет определить знак заряда наэлектризованного тела. Электризация тел. Электрический заряд 123 Все тела в природе могут электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Электризация тел может осуществляться разными способами: соприкосновением, трением, электрической индукцией и т. д. Электризация – способ возникновения заряда у тела Передача заряда от заряженного тела к незаряженному Соприкосновение и разделение тел На расстоянии под действием электрического поля Всякий процесс заряжения сводится к разделению зарядов, при котором на одном из тел (или части тела) появляется избыток положительного заряда, а на другом − избыток отрицательного заряда. Одноименные (одного типа) заряды отталкиваются. Разноименные заряды притягиваются Положительные - такие же, как на стекле, потертом о шелк Отрицательные - такие же, как на янтаре (эбоните ), потертом о мех или шерсть Виды зарядов (ввел Бенжамин Франклин, американский ученый) Электризация трением Электрической индукцией 124 Соприкосновение и разделение тел Чтобы количественно описать происходящие явления, нужно ввести физическую величину, характеризующую эти процессы. Электрический заряд− это внутреннее свойство тел или частиц, характеризующее их способность к электромагнитным взаимодействиям. Вопрос к учащимся. Вспомните, каково строение атома? Ответ: Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Вопрос: Каков суммарный заряд атома? Ответ: Атом в невозбужденном состоянии электрически нейтрален. Это значит, что положительный заряд его ядра равен сумме отрицательных зарядов всех его электронов Электрический заряд частицы является одной из ее характеристик. Понятие об электрических зарядах отражает объективные факты: мы не создаем заряды, а они заложены в веществе самой природой. Элементарная частица может существовать без заряда, например, нейтрон, фотон и др., но не существует заряда без частицы. Электрический заряд имеют многие элементарные частицы, например, электрон, протон, ионы или заряженные макротела и т. д. В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке (атомный номер). Сформулируем свойства электрического заряда: 1. Электрический заряд дискретен, т.е. может принимать величину заряда, кратную элементарному заряду: 125 ∑ = = n i i q q 1 , или ne q ± = Величина элементарного заряда была определена экспериментально американским физиком Р. Э. Милликеном и российским физиком А. Ф. Иоффе. Его численное значение 19 10 6 , 1 − ⋅ ± = e Кл. 2. Существуют положительный и отрицательный электрические заряды. Например, электрон− отрицательно заряженная частица, протон − положительно заряженная частица. 3. Электрический заряд − инвариантен, т. е. его величина не зависит от системы отсчета, т. е. не зависит от того, движется он или покоится. 4. Электрический заряд аддитивен − заряд любой системы тел, равен сумме зарядов тел, входящих в систему. Из обобщенных опытных данных был установлен фундаментальный закон природы, экспериментально подтвержденный в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем − закон сохранения заряда. Алгебраическая сумма зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри этой системы: ∑ = = n i i const q 1 . Следовательно, в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака. В электростатике используется физическая модель − точечный электрический заряд− заряженное тело, форма и размеры которого несущественны в данной задаче. жүктеу/скачать 11,7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|