От микро до макро. Урок физики на тему «Температура» в 10-м классе

Цель: Объяснить смысл понятия «температура», определить связи микро- и макромира.

Полностью публикация приведена в формате PDF:Скачать/Просмотреть(Для просмотра необходима программа Adobe Reader или ее произвольный аналог).

Задачи

Образовательная:

Изучение микромира с использованием понятия «температура».

Понимание научной направленности знаний.

Формирование умений и их применение в исследовательской работе и решении задач.

Формирование опыта в учебно-практической деятельности.

Развивающая:

Способствовать развитию умения анализировать, строить прогнозы, предположения, наблюдать и экспериментировать.

Способствовать развитию логического мышления.

Развитие умения рассказывать о результатах деятельности.

Воспитательная:

Способствовать пониманию научного мировоззрения.

Способствовать воспитанию ответственного отношения к труду, культуре речи.

Пробуждение познавательного интереса.

Развитие способностей к сотрудничеству и общению.

Формирование умения критически оценивать результаты, поступки и действия.

Методическая цель: показать технологию проблемного обучения на уроках физики.

Формы работы: индивидуальная и коллективная.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Методическая структура урока:

1) актуализация знаний учащихся;

2) создание проблемной ситуации и формулирование главного вопроса, связанного с ней;

3) реализация плана работы;

4) систематизация и закрепление нового материала;

5) применение новых знаний в новой ситуации на уроке и в ходе выполнения домашнего задания.

Средства обучения:

Ноутбук, проектор, экран, опорный конспект, термометр.

Ход урока

Повторение ранее изученного материала (вставить пропущенные термины в текст на экране).

Назовите три положения молекулярно-кинетической теории.

Все вещества состоят из частиц.

Частицы беспрерывно хаотично движутся.

Частицы взаимодействуют между собой.

Движущиеся молекулы обладают кинетической энергией?

Средняя кинетическая энергия молекулы обозначается буквой

Формула для расчета средней кинетической энергии.

Учитель: Можно ли измерить среднюю кинетическую энергию молекулы или ее скорость? А рассчитать? Измерить можно, но трудно. Величины, которые нельзя измерить, называются микроскопическими параметрами. Нужно найти величину, которую можно измерить, а потом рассчитать микроскопические параметры.

Какая это величина? Ответ на этот вопрос постарайтесь получить сами (видеоролик).

Зададим себе вопрос: какая связь между температурой и скоростью молекул?

Обратимся к эксперименту.

Эксперимент: Две одинаковые колбы с водой. Одна стоит на плитке. Бросаем кристаллик марганца. Наблюдаем, что в теплой воде марганец растворяется быстрее. Что произошло?

1. Как мы скажем об этом в быту? Температура в одном из сосудов больше.

2. Что мы скажем, зная молекулярно-кинетическую теорию? Молекулы в одном из сосудов движутся быстрее. Кинетическая энергия их больше.

Вывод: Кинетическая энергия молекул и температура вещества связаны.

Учитель: Температуру вещества мы можем измерить. Величины, которые можно измерить, называются макроскопическими параметрами.

Нужно узнать, как, измерив температуру, найти микроскопические параметры.

А температуру мы можем измерять. Как? Термометром.

Прочитайте текст и отметьте на термометрах ключевые точки (см. рисунок).

Первый прибор, имеющий шкалу, был изобретен голландским ученым Фаренгейтом в 1714 году. За 00С он принял температуру смеси снега, поваренной соли и нашатыря, а за 100 градусов – температуру человеческого тела. Точка замерзания воды по Фаренгейту 320F, кипения – 2120F. Такой термометр до сих пор используется в США. В 1730 году шведский физик Цельсий использовал термометр, где за 00C принималась точка замерзания воды, а за 1000C – точка кипения. Во всех этих приборах за ноль принималась, по сути, произвольная точка, известное явление природы.

На самом деле температура тел зависит от движения молекул.

Значит, логично было бы взять за ноль ситуацию, при которой молекулы останавливаются. В 1848 году англичанин Вильям Томсон (лорд Кельвин) вычислил абсолютный нуль температуры. Он соответствует -2730С. При этой температуре прекращается движение молекул. Эту температуру можно только вычислить, достичь ее еще не удалось. В науке используют шкалу Кельвина, а в быту и метеорологии оставили другие термометры.

Учитель: Температура, измеряемая по шкале Цельсия, обозначается t0.

Температура, измеряемая по шкале Кельвина, обозначается Т и называется абсолютной температурой. Измеряется в кельвинах (К).

Сравните шкалы температур и выразите абсолютную температуру через температуру в градусах Цельсия.

Получаем: Т = t0 + 2730С.

Давайте попробуем измерить температуру воды при помощи бытового термометра и перевести ее в кельвины.

Ребята выполняют практическую работу.

Учитель: Итак, мы научились измерять температуру, определили, что она напрямую зависит от скорости движения молекул.

Вернемся к главному вопросу.

Ученые экспериментально определили зависимость:

к – коэффициент, который называется «постоянная Больцмана»,

к = 1,38 х 10-23 Дж/К.

Температура – мера средней кинетической энергии молекул.

Зная температуру, мы можем рассчитать среднюю скорость молекулы.

приравняем – .

Выведите формулу.

Мы научились измерять температуру и благодаря этому сумеем вычислить микроскопические параметры.

Подведем итог нашего занятия. Удалось ли нам узнать, как, измерив температуру, найти микроскопические параметры?

Ответы детей.

Домашнее задание. Рассчитайте среднюю кинетическую энергию и среднюю скорость молекул воды (Н2О) в ванной, которую вы принимаете. Если дома нет термометра, воспользуйтесь данными измерений, которые вы сделали в классе.

Масса молекулы воды рассчитывается по формуле:

Сергей АЛЕШИН, учитель физики Технологического лицея, финалист конкурса «Учитель года России-2008», Сыктывкар, Республика Коми