Лабораторная работа «Определение массы воздуха в классной комнате на основе измерений объёма комнаты, давления и температуры воздуха в ней»
Технологическая карта
|
Тема
|
Лабораторная работа «Определение массы воздуха в классной комнате на основе измерений объёма комнаты, давления и температуры воздуха в ней». |
||||
|
Класс |
10 класс (базовый уровень) |
||||
|
Номер урока |
28/8 |
||||
|
Тип урока: |
Урок комплексного применения знаний и умений (урок закрепления) |
||||
|
Цель |
обеспечение отработки навыков определения макропараметров газа с помощью уравнения Менделеева - Клайперона, на основе решения экспериментальных задач. |
||||
|
Задачи |
Образовательные: 1.в процессе обсуждения ДЭ и вопросов, выяснить, как можно определить массу воздуха с помощью уравнения Менделеева - Клайперона; 2. в ходе урока познакомить учащихся с правилами работы датчика температуры и датчика давления из комплекта оборудования «ПолюсЛаб»; 3.выполняя фронтальное экспериментальное задание повторить уравнение Менделеева – Клайперона и основные понятия МКТ. Развивающие: 1.продолжить развитие умений работать с физическим оборудованием. 2.используя демонстрационный эксперимент и занимательный материал пробудить любознательность, инициативу, интерес обучающихся к предмету; 3.в процессе работы на уроке развивать у обучающихся умение говорить, анализировать, делать выводы. Воспитательные: 1. в ходе лабораторной работы воспитывать коммуникативную культуру школьников; 2.продолжить воспитание у обучающихся внимательности и аккуратности при работе с новым лабораторным оборудованием. |
||||
|
Планируемый результат. Метапредметные результаты. 1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений о методах познания; 2.умение работать с источниками информации, включая лабораторный и демонстрационный эксперимент; 3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую. Предметные результаты. 1.Узнают принцип и правила работы с такими цифровыми техническими устройствами как термометр и барометр. 2.Научатся вычислять макропараметры газа с помощью уравнения Менделеева – Клайперона. |
УУД Личностные. Осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению; готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания. Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят анализ и преобразование информации. Регулятивные. Умение описывать свой опыт, планировать и корректировать и определять потенциальные затруднения при решении учебной задачи. Коммуникативные. Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов. |
||||
|
Основные понятия темы |
Давление, температура, объем, макропараметры, идеальный газ. |
||||
|
Организация пространства |
|||||
|
Основные виды учебной деятельности обучающихся. |
Основные технологии. |
Основные методы. |
Формы работы. |
Ресурсы. Оборудование. |
|
|
1.Слушание объяснений учителя. 2.Работа с раздаточным материалом. 3.Измерение и вычисление физических величин. 4. Наблюдение за демонстрационным экспериментом. 5.Просмотр видеофильма. 6.Работа с цифровыми датчиками.
|
Технология сотрудничества; использование цифрового оборудования центра «Точка Роста» |
1.словесные; 2.наглядные; 3.практические |
Индивидуальная, общеклассная, в парах постоянного состава. |
Физическое оборудование: рулетка, датчики температуры и давления из цифровой лаборатории «ПолюсЛаб» школьного центра «Точка роста», воздушные шары (2 штуки), электронные весы. Раздаточный материал: 1)инструкции по технике безопасности; 2)инструкции по выполнению лабораторной работы; 3)самостоятельная работа; 4)домашняя работа. Ресурсы: проектор, видео «Мультидатчик «ПолюсЛаб». |
|
Структура и ход урока.
|
№ |
Этап урока |
Задачи этапа |
Деятельность учителя |
Деятельность ученика |
УУД |
Время |
|
|
Вводно-мотивационный этап. |
|||||||
|
1. |
Организационный этап |
Психологическая подготовка к общению |
Обеспечивает благоприятный настрой. Игра «Вдох-выдох» |
Настраиваются на работу. |
Личностные |
1 мин. |
|
|
2. |
Этап мотивации. Целеполагание. |
Обеспечить деятельность по определению целей урока. |
1.Показывает ДЭ№1 и формулирует вопрос – проблему. 2.Предлагает сформулировать тему урока и задачи. |
Обсуждают. Высказывают свое мнение. Формулируют тему урока и задачи. |
Личностные, познавательные, регулятивные |
4 мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Операционно-содержательный этап |
|||||||
|
3. |
Изучение нового материала.
|
Способствовать деятельности обучающихся по самостоятельному изучению материала. |
Предлагает организовать деятельность согласно предложенным заданиям. 1) Просмотр видеофильма о правилах использования цифрового оборудования «ПолюсЛаб». 2) Объяснение и обсуждение теоретического материала. 3) Предлагает выполнить фронтальную лабораторную работу. 4)предлагает сделать выводы. |
Изучение нового материала . 1) Отвечают. 2) Слушают. 3)Выполняют предложенные е задания. 4)Делают выводы.
|
Личностные, познавательные, регулятивные |
20 мин. |
|
|
Рефлексивно – оценочный этап. |
|||||||
|
4. |
Проверка знаний |
Проверка знаний учащихся |
Самостоятельная работа и взаимопроверка |
Заполняют таблицу. Проверяют. |
Личностные, познавательные, регулятивные |
10 |
|
|
5. |
Рефлексия. Подведение итогов. |
Формируется адекватная самооценка личности, своих возможностей и способностей, достоинств и ограничений. |
Кубик Блума. |
Высказывают свое мнение о том, что узнали на уроке, чему научились, что поняли и т.п. |
Личностные, познавательные, регулятивные |
4 мин. |
|
|
6. |
Подача домашнего задания. |
Закрепление изученного материала. |
Запись на доске. Карточки с задачами.
|
Записывают. |
Личностные |
1 мин. |
|
Содержание урока.
Вводно-мотивационный этап.
Приветствие. Доброе утро! Давайте глубоко вдохнем и выдохнем все самое плохое. И еще раз вдохнем только хорошее и позитивное. После «воздушных процедур» перейдем к «гимнастике для ума». Сейчас я проведу один небольшой эксперимент, а вы попробуете его объяснить.
Проблемная ситуация. ДЭ №1. Два одинаковых воздушных шара. Один надут, другой нет. С помощью электронных весов определяем массы шаров. Почему массы шаров разные?
Ответы учеников.
Вы правы. Воздух обладает массой. Доказать это удалось в 17 веке. Галилей провел ряд опытов. Он накачивал сосуды воздухом и опускал их в жидкость. Затем делал то же самое с сосудами, из которых воздух был выкачен. Он увидел, что в первом случае сосуд погружался на большую глубину, что и доказало наличие у воздуха массы. Тогда возникает вопрос. Чему равна масса воздуха? Можно ли ее вычислить?
Ответы учеников.
Целеполагание. Сформулируйте тему урока. Какие задачи нам предстоит решить?
Операционно-содержательный этап
Перед тем как перейти к определению массы воздуха в кабинете, давайте разберемся, почему это важно?
Примерные ответы учеников.
Воздух – это одна из основных составляющих нашей жизни. Мы дышим им каждую секунду, и он является неотъемлемой частью нашего окружения.
Знание количества воздуха в помещении может быть полезно во многих ситуациях. Например, при проектировании систем вентиляции и кондиционирования, необходимо знать, сколько воздуха нужно подавать или отводить из комнаты.
Также, расчет массы воздуха может быть полезен при оценке качества воздуха в помещении, особенно в случае, если в нем находятся люди или происходит какая-либо химическая реакция.
Зная массу воздуха в комнате, можно принять меры для его обновления и поддержания оптимальных условий. Например, проветривание помещения или использование системы вентиляции помогут обеспечить поступление свежего воздуха и улучшить качество воздуха в комнате.
Техника безопасности. Перед проведением лабораторной работы ознакомимся с правила использования цифровых датчиков и повторим технику безопасности в кабинете физики.
Видеофильм «Обзор беспроводного мультидатчика по физике «ПолюсЛаб»».
Техника безопасности
Перед выполнением работы.
Будьте внимательны и дисциплинированны, аккуратно и точно выполняйте указания учителя.
Перед тем, как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её описание и уясните ход выполнения.
Не приступайте к выполнению работы без разрешения учителя.
Во время выполнения работы.
Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем.
Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.
Размещайте приборы таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.
Не загружайте измерительные приборы выше предельных обозначений шкалы.
Разрешается использовать только спиртовой термометр либо цифровой датчик температуры.
Не пользуйтесь барометром и термометром с трещинами или поврежденными краями.
При обнаружении трещин или сколов на стекле – прекратите работу и сообщите об этом учителю.
По окончании работы.
Аккуратно поставьте приборы в том порядке, в котором они находились в начале урока.
Не оставляйте рабочее место без разрешения учителя.
Выполняют лабораторную работу.
Лабораторная работа
«Определение массы воздуха в классной комнате на основе измерений объёма комнаты, давления и температуры воздуха в ней»
Цель: научиться определять массу воздуха в закрытом помещении на основе измерения объема помещения, давления и температуры воздуха в нем.
Приборы и материалы: рулетка, мультидатчик ПолюсЛаб в режиме измерения атмосферного давления, мультидатчик ПолюсЛаб в режиме измерения температуры, с диапазоном от 00 С до 1000 С.
Теоретический материал.
Процессы, при которых масса газа не меняется и один из параметров – давление, температура или объем тоже остается постоянным, называют изопроцессами. Для исследования изопроцессов используют уравнение состояния идеального газа. Его называют уравнением Менделеева – Клайперона.
p – давление при нормальных условиях p= 760 мм. рт. ст. = 1013 гПа;
M- молярная масса воздуха, М= 29‧10-3 кг/моль;
R – универсальная газовая постоянная, R= 8,31 Дж/моль‧К
Законы, описывающие изопроцессы, были открыты задолго до теоретического вывода уравнения состояния идеального газа. Для измерения массы воздуха в комнате, нужно выразить массу из уравнения Менделеева – Клайперона:
, где
m - масса воздуха, кг; p - давление, Па;V - объем, м3; M- молярная масса воздуха; R – универсальная газовая постоянная; T- абсолютная температура, К; Т=t +273.
Ход работы.
С помощью рулетки измерьте размеры помещения классной комнаты: a – длина, b – ширина, h – высота. Определите объем комнаты по формуле V= а‧b‧h. Все измерения необходимо производить в метрах.
Используя, мультидатчик ПолюсЛаб в режиме измерения атмосферного давления определите, и занесите в таблицу измерений значение давления p в Паскалях (Па).
Используя, мультидатчик ПолюсЛаб в режиме измерения температуры определите, и занесите в таблицу измерений значение температуры воздуха в помещении t. Переведите значение температуры в Кельвины.
По уравнению состояния идеального газа проведите расчеты массы воздуха в помещении.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Таблица результатов.
|
№
|
Давление воздуха, Па |
Температура воздуха, К |
Молярная масса воздуха, кг/моль |
Газовая постоянная, Дж/моль‧ К |
Масса воздуха, кг |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы.
Что показывает уравнение состояния идеального газа?
Предложите другой способ определения массы воздуха.
Фотографии. Измерение атмосферного давления и температуры воздуха с помощью мультидатчика. Измерение высоты кабинета.
|
|
|
|
|
III. Рефлексивно – оценочный этап.
Игра «Четвертый лишний».
Задание. Уберите лишние слова. Замените оставшиеся понятия, одним словом или словосочетанием. Составьте небольшой рассказ из оставшихся слов. Можно использовать вопросы из ваших рабочих карт.
Давление, температура, молярная масса, объем. (Макропараметры)
Углекислый газ, азот, кислород, ртуть. (Воздух)
Изобарный, изохорный, изотермический, адиабатный. (Газовые законы)
Менделеев, Клайперон, Больцман, Ом. (Уравнение Менделеева – Клайперона)
Вопросы.
Что такое идеальный газ?
Знаете ли вы состав воздуха?
Какие процессы могут происходить с газами?
Что относится к макропараметрам газа?
Как связаны микро и макропараметры газа?
Итак, вы определили массу воздуха только в одном школьном кабинете. А вся воздушная оболочка Земли, то есть атмосфера весит 5 000 000 000 000 000 т – пять тысяч биллионов тонн! Вес поистине чудовищный, но по сравнению с весом Земли довольно скромный. Атмосфера весит примерно столько, сколько одна гора Эверест и в миллион раз меньше земного шара.
Рефлексия. «Кубик Блума». На гранях кубика фразы, которые надо продолжить.
Я узнал…
Я понял…
Я научился…
Я попробую…
Было трудно…
У меня получилось…
|
|
|
Домашнее задание «Проверьте себя». Определите недостающие параметры.
|
|
|
|
|
|
|
|
32•10-3 |
1,5•106 |
0,83 |
300 |
|
2,4 |
40•10-3 |
|
0,4 |
200 |
|
0,3 |
28•10-3 |
8,3•105 |
|
280 |
|
0,16 |
4•10-3 |
6•104 |
0,83 |
|
Ответы:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздаточный материал к уроку.
Правила ТБ при выполнении лабораторной работыDOCX / 145.6 Кб
Инструкция к проведению лабораторной работыDOCX / 40.83 Кб
Самостоятельная работаDOCX / 13.53 Кб
Домашнее заданиеDOCX / 14.78 Кб
Источники.
https://allaspectsexplored.ru/formula-rascheta-massy-vozduha-v-komnate
Мищенко Л.С., Антонова О.Н. «ПолюсЛаб по физике»// Методическое пособие. ООО «Торговая компания «Полюс» г. Томск 2023г. 101с.
https://урок.рф/library/refleksivnij_kubik_kak_sredstvo_razvitiya_aktivnost_104739.html
Старшов Михаил Александрович
Забелина Маргарита Владимировна
Забелина Маргарита Владимировна
Старшов Михаил Александрович
Старшов Михаил Александрович
Горбачёва Марина Юрьевна
Забелина Маргарита Владимировна