Реферат: Взаимные превращения жидкостей и газов. Твердые тела

Министерство образования Российской Федерации

Бирский государственный педагогический институт

Кафедра методики физики и ТСО.

ТВОРЧЕСКАЯ РАБОТА

на тему:

Выполнил: студент 44 группы

физико-математического фа-

культета Гайсин Шамиль Т.

Проверил: д.п.н., профессор

Тагариев Р.З.

Бирск-2002

Оглавление

Введение

Цели и задачи

План

Блок 1. Изучение новогоматериала ( основной объем )

План урока.

Опорный конспект урока.

Блок 2. Тренинг минимум.

План урока.

Задачи

Блок 3. Изучение новогоматериала (дополнительный объем )

План урока.

Вопросы семинара.

Дополнительная литература.

Блок 4. Развивающеедифференцированное обучение.

План урока.

Задачи 1 уровня.

Задачи 2 уровня.

Задачи 3 уровня.

Блок 5. Контроль икоррекция знаний учащихся по данному модулю.

План урока.

Тест, выявляющий уровеньзнаний учащихся по данному модулю.

Введение.

Даннаятворческая работа посвящена изучению интегрированного обуче-ния на примере двухглав «Взаимное превращение жидкостей и газов» и «Твердые тела» программы 10класса средней общеобразовательной школы, которая входит в раздел «Молекулярнаяфизика. Тепловые явления».Тема (модуль) разбивается на отдельные блоки. Исходяиз целей всего модуля, строится поэтапное крупноблочное изложение материала,основываясь на принципах модульного и крупноблочного подхода, а также взависимости от конкретных задач каждого блока. Рассмотрим эту идею на примере тем: «Взаимное превращение жидкостей и газов» и «Твердые тела».

Цели и задачи

Познакомить учащихся с основными – законами переходавещества из одного состояния в другое и свойствами твердых тел. Датьопределения по-нятий: испарение, конденсация, насыщенный пар, ненасыщенныйпар, кипе-ние, критическая температура, влажность воздуха, кристаллы, аморфноете-ло, деформации (растяжения (сжатия), сдвига), предел прочности, пределпропорциональности и упругости, пластичность и хрупкость, механическоенапряжение. Раскрыть сущность зависимости давления насыщенного пара оттемпературы. Раскрыть сущность закона Гука. Развивать познавательный интересчерез постановку демонстрационных опытов, развивать самостоя-тельность черездеятельностный подход. Ознакомить учащихся с методами научного экспериментапроведением лабораторных работ. Осуществлять самостоятельную работу на уроке всоответствии с принципами интегриро- ванного обучения.

План интегрированного обучения.

Форма проведения уроков

Количество

часов

Блок 1. Изучение нового материала Форма- лекция, крупноблочная 2 Блок 2 Тренинг-минимум Закрепление, решение задач 1 Блок 3. Изучение нового материала (дополнительный объем) Дополнительный объем, семинар 2 Блок 4. Развивающее дифференцированное обучение Практикум-семинар 1 Блок 5. Контроль и коррекция знаний и умений учащихся Проверочная итоговая контрольная работа 1

Блок 1. Изучение нового материала(основной объем).

Изучение нового материала. Для этого модуля предпочтительна форма лекции,позволяющая компактно передать ученикам укрупненную дидактическую единицусодержания материала. Однако такую дидактическую единицу не всегда можновыделить в предмете, ибо, как ранее указывалось, смысл укрупненной единицы неколичественный, а качественный: наличие комплекса взаимно обратимыхмыслительных операций. Кроме того, класс не всегда подготовлен к восприятиюлекций( ученики не умеют выделить главное, не понимают логических ударений иинтонаций, не умеют грамотно конспектировать и прочее). Наконец, учитель тожене всегда умеет читать лекции. Поэтому нет никаких оснований вытеснятьпроверенные формы- беседу, рассказ, семинар( хотя он и редко применяется в этойчасти блоков уроков). Разумное их сочетание полезнее.

План урокаИзучение нового материалаЭтапы урока Время Приемы и методы Организационный момент 3 мин. Сообщения учителя Изучение нового материала 35-37 мин. Беседа, записи в тетрадях, эксперимент, рассказ, наблюдение Подведение итогов. Повторение главного. Домашнее задание 5-7 мин. Сообщение учителя

Опорные конспекты уроков:

Состояние насыщенного пара приближенно описываетсяуравнением:

P0=ρ*R*T/M или P0=n*k*T ;

При T=const:p не зависит от V, так как n независит от V.

/> P ЗаконБойля-Мариотта не выполняется

/> A (участок AB)

/>/> B

0 V

при V=const:p изменяется быстрее, чем T, вследствиеувеличения концентрации молекул (плотности) пара.

/> Закон Шарля не выполняется (участок BC).

/> p

/> C

/>/>/> B T

/>/>Поведениенасыщенного пара в закрытых сосудах/>

/> При увеличении T

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> <td/> <td/> <td/> /> /> />

/> При уменьшении T

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Учитывается припроектировании, эксплуатации

автоклавов и котлов высокогодавления.

Парообразование, происходящее одновременно с поверхности ипо всему объему жидкости при определенной температуре, называют кипением.

/>/>/>/>/>/> Кипение начинаетсятогда, когда давление насыщенного

/>/>/> Внутри пузырьков становится равным или большим внешнего

/>/>/>/>/>/> давления, производимого на пузырька пара в жидкости.

/> давление внутри пузырька равно сумме давлений

/>/>/>/>/> насыщенного пара и воздуха:

/> PПУЗЫРЬКА=PНАС.+PВОЗДУХА.

Составными частями внешнегодавления являются атмосферное давление, гидростатическое давление и давление,связанное с силами поверхностного натяжения:

PВНЕШ.=PАТМ.+ρgh+PП.Н.

По условию кипения имеем:

PНАС.+PВОЗДУХА/> PАТМ.+ρgh+PП.Н.

ρ/> жидкость

/> Температура TК, прикоторой исчезает различие

между жидкостью и ее насыщенном паром,

/>/>/> пар называется критической.

/> /> /> /> /> <td/> /> /> /> />

0 TК T

Влажность воздуха.

Под влажностью воздуха понимается содержание водяных паровв воздухе.

Абсолютной влажностью воздуха назв. количество водяных паров, содержащихся в единице объема воздуха (1м3), т.е. плотность паров воды, содержащихся в воздухе.

r=m/V ïrï=г/м3

Относительной влажностью воздуха назв. отношение абсолютной влажности к тому количеству водяного пара, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре.

j=r/rн*100% или j=P/P*100%

Температура, при которой насыщенный ранее воздух становится насыщенным, назв. точкой росы(tр). Приборы для определения влажности и точки росы:

А)гигрометры: волосяные(j); конденсационные(tр,r).

Б)психрометр(j,r).

Сухость норма влажность

40% и меньше 60- 80% 80% и более

Использование и учет.

А)в метеорологии;

Б)при хранении продуктов и материалов;

В)хранения произведений искусств;

Г)в проектирование строительных сооружений;

Деформация.Виды деформации твердых тел.

Деформацией назв. изменение формы или объема телапод действием внешних сил.

Деформациибывают упругими или пластичными.

Растяжения.

/>/>/>/>/> l0

/>/>/> F=-F1 Dl=l-l0- канаты,

/>/>/> Абсолютное удлинение тросы,

/>/>/>/>/> F1 F сцепления.

/>/> Dl e=Dl/l0

/>/> относительное удлинение

/>Сжатие. При растяжении или сжатии столбы,

/>/>/>

/> L меняется начальная длинаи колонны,

/> Площадь поперечногосечения тела стены.

/>/>/>/>/>

/>/>/>/> Dl

3. />Кручение. F1

При кручении отдельные слои тела остаются

/>/>/>/>/> параллельными, но смещаются относительно

/> F друг друга повертикальной линии.

валы,

/> сверла.

/>/>/>/>/>/>/>/>/> 4.Сдвиг. F

/>/>/> g Придеформации балки в

/>/>/> сдвигапроисходит местах

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> смещение слоев тела опор,

угол сдвига g»F относите-о друг друга. зубила.

4. Изгиб.

/> сжатие

/>/> кран-балка, консоль.

нейтральныйслой

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> <td/> /> />

растяжение

Механические свойства твердыхтел.

Механическоенапряжение-величина равная отношению модуля F силы упругостик площади поперечного сечения S тела.

/>/> s=F/S СИ F S s

/> Н м2 Н/м2(Па)

/>РобертГук, Закон Гука: При малых деформациях напряжение прямо

1676. Закон пропорционально относительному удлинению.

/>установлен s»e s=E*ïeï

опытном где E-модуль Юнга или модуль упругости

путем характеризует сопротивляемость материала упругой деформации

/> растяжения или сжатия.

Т.к.s=F/S ; e=Dl/l0 Имеем F/S=E*Dl/l0

F=E*S*ïDlô/l–сила действующая на материал или сила упругостиматериала.

Где E*S/l0=k -жесткость материала, то F=k*ïDlô

Диаграмма растяжения:Е sп — предел пропорциональности-

s/> напряжение, при котором еще

/>/>/>/>sпч выполняетсязакон Гука;

/> к разрыву sуп– предел упругости- напряжение,

/>sуп текучесть которое не вызывает заметные

/>/>s/>п в остаточные деформации;

/>sдоп sпч — пределпрочности- максимальное

напряжение, которое выдерживает материал

/> 0 e перед его разрушением;

sдоп-допустимое (рабочая) напряжение, оказываемое на материал в процессе работы.

n=sпч/sдоп –запас прочности.

Блок 2. Тренинг-минимум.

Тренингминимум. Так как этот модуль предназначендля доведения умения.

решать шаблонные задачи минимального уровня доавтоматизма, поэтому нужно сначала задать шаблоны. Это обычно делаетсяпосредством бесед. Постепенно они должны перейти в самостоятельную работуучеников. Промежуточным шагом может быть использование практикума, когда классделится на группы, и закрепление проходит через общение учеников. В этом случаесостав группы не учитывает никаких уровневых достижений учеников, посколькуникаких уровней пока просто нет. На данном этапе обучения все ученики считаютсянекомпетентными в изучаемой теме.

План урока

Тренировочный урок по решению шаблонных задач.

Этапы урока Время Приемы и методы Введение: порядок на уроке 1-2 мин. Сообщение учителя Закрепление знаний и умений 20-25 мин. Решение задач, эвристическая беседа Самостоятельная работа 10-15 мин. Сообщение учителя, решение задач Домашнее задание 1 мин. Сообщение учителя

Задачи

1.Какой диаметр должен иметь стальной трос подъемногокрана, если максимальная масса поднимаемого груза равен 10 т? Предел прочностистальной проволоки 8,5* 108 Па, запас прочности должен быть = 6.

Дано: Решение:

/>M=104кг Предел прочности определяется отношениеммодуля

s =8,5*108 Па максимальной силы упругости к площадипоперечного

n=6 сечения:

/> s= FУ/S Т.К. запас прочности равен 6,

D-? тросдолжен выдержать нагрузку, в 6 раз

превышающий ту, который возникает при подъеме

груза массой 10т. Следовательно s=6mg/pd2 Þ d=Ö24mg/ps=3*10-2м.

Ответ: d=3*10-2 м

2. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде притемпературе t1=5°C равна j1=84%,а при температуре t2=22°C равна j2=30%. Во сколько раз давлениенасыщенных паров воды при температуре t2,больше, чем при температуре t2?

/>Дано: Решение:

t1=5°C Давление водяного пара в сосуде при T1=278 K равно:

t2=22°C p1=j1*p01, где p01-давление насыщенного пара при j1=84% температуре T1. При температуре T2=295 K

j2=30% p2=j2*p02

/> Так как объем постоянен, то по закону Шарля

p02 /p01-? p1/p2=T1/T2

Отсюда p02 /p01=j1*T2/j2*T1=3

3. Латунная проволока диаметром d=0,8мм имеет длину l=3,6 м. Под действием силы F=25H проволока удлиняется на Dl=2 мм. Определитемодуль Юнга для латуни.

/>Дано: Решение:

d=0,8мм Модуль Юнга определяется из закона Гука:

l=3,6м E=F*l0/S*êDlê Так как S=p*d2/4 то

F=25H E=4*F*l0/p*d2*êDlô»9*1010 Па.

Dl=2мм

/> Ответ: E=9*1010 Па.

E-?

Блок 3. Изучение новогоматериала (дополнительный объем)

Изучение нового материала. Особенность этапа материаласостоит в том, что учащиеся по-разному нуждаются в новом и в том числедополнительном материале. Одни должны разобраться во всем, другим полезнопонять и усвоить идеи, третьим достаточно только познакомится с содержанием.Почти идеальной формой для такого изучения нового материала является семинар.Однако, по мнению многих завучей, семинару присущи недостатки, сводящие на нетего достоинства. Отмечается низкая вовлеченность учеников в обсуждении, малоеколичество неформальных участников, плохой отбор материала для докладов идругие. Эти недостатки не являются родимым пятном семинара, а всего лишьследствие неумения многих учителей организовать семинар.

План урока

Изучение нового материала.

Этапы урока Время Приемы и методы Организационный момент 3 мин. Сообщение учителя Обобщение знаний 35-37 мин. Беседа, записи в тетрадях, доклады, дискуссия Подведение итогов. Повторение главного. Домашнее задание. 5-7 мин. Сообщение учителя

План семинара

1. Насыщенный пар.

2. Кристаллические тела. Аморфные тела.Пластичность и хрупкость.

Рекомендуемая литературадля подготовки к семинарскому занятию

примечание

В этом пункте указывается дополнительная литература пофизике для школьников, имеющаяся в школьной библиотеке. Примером могут служитьследующие источники:

1. БлудовМ.И., Беседы по физике.-М: Просвещение, 1984. ч1

2. Гальперштейн Л. Забавная физика: Науч.-попул. Кн./Оформ.сер.О.Кандаковой- М.: Дет.Литература, 1993

3. ГригорьевВ.И., Мякишев Т.О. Занимательная физика: эра классической физики:9-11кл.-М.: Дрофа, 1996

4. Хрестоматияпо физике: Учеб. Пособие для учащихся 8-10 кл. ср. школы/Сост. А.С.Елохович идр. Под ред. Б.И.Спасского.-2-е изд. Просвещение, 1984

5. Физика:8-11 кл., Справочные материалы/Сост.А.А.Лундин.-М.: Дрофа, 1995.

Блок4. Развивающее дифференцированное обучение

Развивающее дифференцированноеобучение (РДО). В этом модуле блока уроков мы намерены реализовать схемуразвития для каждого ученика. Процесс осуществляется через активноеиспользование групповой работы на основе всех ранее сформулированныхпостулатов. При этом никакими существенными требованиями не обусловленонеобходимость деления на группы всего класса. Уроки линейной и нелинейнойструктуры(практикум) непригодны для развивающего дифференцированного обучения.Для интегральной технологии была создана специально новая форма урока-семинар-практикум.

Часть учащихся на уроке объединяетсяв группы, и каждая группа получает задание на ограниченное время, по истечениикоторого группа отсчитывается о своей работе в той или иной форме. Наиболееэффективной является «публичная защита»: один представитель группы выходит кдоске, рассказывает классу о задаче и о том, как группа ее решала, отвечает навопросы. Обсуждаются и другие подходы или упущенные решения. Иногда одну и туже задачу решают две группы, и в том случае при защите одной группы, другаястановится оппонирующий. Затем группы могут поменяться задачами и в концеконцов обсудить обе задачи. Вариантов может быть много. Важно, чтосеминар-практикум позволяет достигать самых разнообразных целей. Заботаучителя- организовать неформальную защиту, чтобы задаваемые вопросы были значимымии интересными. После оценки работы группа ее участники получают одинаковыебаллы. Пока все группы заняты решением своих задач, учитель работает состальной частью класса в нужном ему режиме: опрос, совместное решение задач,обсуждение сообщений учеников, диктант и т.д. За урок можно обсудить работудвух-четырех групп, но создавать их можно больше. Группы, уровень которыхотличается от уровня, достигнутого основным составом класса, к «публичнойзащите» не привлекается- в частности, группы выравнивания. В таких случаях чащевсего отчеты групп принимает учитель без привлечения других учеников.

План урока

Развивающее дифференцированное обучение.

Этапы урока Время Приемы и методы Организационный момент 3 мин. Сообщение учителя Обобщение знаний и умений 35-37 мин. Дискуссия, самостоятельное и сов- местное решение задач,«публичная защита», опрос, диктант Подведение итогов. Домашнее задание. 3-5 мин. Сообщения учителя

Задания

Задания 1 уровня

1. Вычислите массу насыщенного водяного пара в 1 м3воздуха при температуре 20°С.

2. Для отрыва кольца диаметром 5 см от поверхности жидкостипотребовалось приложить силу 16 Mн. Определите по этимданным поверхностное натяжение жидкости.

3. Чему равно абсолютное удлинение стального троса длиной 100 м сплощадью поперечного сечения 2 см2 при подвешивании на него грузамассой 2 т? Модуль упругости стали 2*1011 Па.

4. Как будет меняться температура кипения воды, если сосуд с водойопускать в глубокую шахту?

5. Чему равно плотность пара в пузырьках, поднимающихся кповерхности воды, кипящей при атмосферном давлении?

Задания 2 уровня

1. В комнате объемом V=120 м3при температуре t=15°C относительная влажность воздуха j=60%. Определите массу водяных паров в воздухе комнаты.Давление насыщенных паров p0при t=15°C равно 12,8 мм.рт.ст.

2. В алюминиевой проволоке длиной 2 м и площадью поперечногосечения 4 мм2 подвесили груз под действием которого она удлиняетсяна 1 мм. Определите силу упругости, возникающую в проволоке. Модуль упругостиалюминия 0,71*1011 Па.

3. Найдите максимальное значение высоты здания из кирпича, еслипредел прочности кирпича на сжатие 1,5*107 Па, плотность кирпича1,8*103 кг/м3, а необходимый запас прочности равен 6.

4. Закрытый сосуд объемом V1=0,5м3 содержит воду массой m=0,5 кг. Сосуд нагрелидо температуры t=147°С.Насколько следует изменить объем сосуда, чтобы в нем содержался тольконасыщенный пар? Давление насыщенного пара p0при температуре t=147°Сравно 4,7*105 Па.

5. Чему равна относительная деформация стального стержня, сжатогосилой F=3,14*105 Н, если диаметр стержня D=2 см, а его модуль Юнга E=2*1011Па?

6. В воздухе насыщенный водяной пар содержится при 30°С. Определите массу воды, выпавший в видеросы из 1 м3 воздуха при его охлаждении до 15°С.

Задания 3 уровня

1. Всасывающий насос поднимает холодную воду на высоту 10,3 м.На какую высоту он поднимает воду, кипящую при температуре 100°С,

если поршень насосаперемещается очень медленно?

2. При температуре t=20°С относительная влажность в комнате j1=20%.

Какую массу воды нужноиспарить для увеличения влажности до

j2=50%, если объем комнаты V=40м3? Плотность насыщенных паров

воды при температуре t=20°С равна r=1,73*10-2 кг/м3.

3. Под действием силы 100 Н проволока длиной 5 м и площадью

поперечного сечения 2,5 мм2удлинилась на 1 мм. Определите

напряжение, испытываемоепроволокой, и модуль Юнга.

4. Какую наименьшую длину должна иметь свободно подвешенная за один конец стальная проволока, чтобы она разорвалась под действием силытяжести? Предел прочности стали равен 3,2*108 Па, плотность- 7800км/м3.

3. Железобетонная колонна сжимается силой F.Полагая, что модуль Юнга бетона EБ составляет1/10 модуля Юнга железа EЖ, а площадьпоперечного сечения железа составляет 1/20 площади поперечного сечения бетона,найдите, какая часть нагрузки приходится на бетон.

Блок5. Контроль и коррекция знаний и умений учащихся

План урока

Контрольи коррекция знаний и умений учащихся.

Этапы урока Время Приемы и методы Введение: порядок работы на уроке 1-2 мин. Сообщение учителя Итоговая контрольная работа 35-37 мин. Тестирование Домашнее задание 3-5 мин. Запись на доске

Тест,выявляющий уровень знаний учащихся по данному модулю.

По ответам на предложенныевопросы теста учитель и учащихся смогут сделать ориентировочный вывод о знанияхучащихся по данному разделу.

1. Деформация,при которой происходит смещение слоев тела друг относительно друга, называется:

А) сдвига

Б) растяжения

В) изгиба.

2. Деформация,которое полностью исчезает после прекращения действия внешних сил, называется:

А) упругим

Б) неупругим

В) пластичным

3. Зависимыефизические свойства от направления внутри кристалла, называется:

А) анизотропией