Методическая разработка комбинированного занятия для преподавателя Тема 2. 1 «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ профессиональное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ учреждение новосибирской области «Барабинский медицинский колледж»

Цикловая методическая комиссия общих гуманитарных,

социально-экономических дисциплин

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

комбинированного занятия

для преподавателя

Дисциплина: Физика

Раздел 2 «Молекулярная физика»

Тема 2. 1 «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»

для специальности 34.02.01 «Сестринское дело»

по программе базовой подготовки

курс 1

Барабинск, 2017 г

Рассмотрена на заседании

ЦМК ОГСЭД

Протокол № ___________

От ____________ 2017 г.

Председатель ЦМК

Хританкова Н. Ю.

(Ф. И. О.)

______________________

(подпись)

Разработчик:

Преподаватель 1 квалификационной категории Вашурина Т. В.

Содержание

Методический лист	4
Выписка из тематического плана дисциплины «Физика»	6
Примерная хронокарта занятия	7
Блок информации по теме	10
План самостоятельной работы студентов	14
Приложение №1	15
Приложение №2	15
Приложение №3	16
Домашнее задание	17
Перечень оборудования и оснащения	17
Список использованных источников	18

Методический лист

Вид занятия: комбинированный урок.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный с использованием информационных технологий, репродуктивный.

Уровень усвоения информации: первый (узнавание ранее изученных объектов, свойств) + второй (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством).

Образовательные цели: сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений через изучение основных положений молекулярно-кинетической теории и их опытного обоснования, понятия идеальный газ, давление газа; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой. Способствовать формированию умения организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения упражнений (ОК 2).

Воспитательные цели: развивать коммуникативные способности; создавать условия для развития скорости восприятия и переработки информации, культуры речи; формировать умение работать в коллективе и команде (ОК 6).

Развивающие цели: способствовать формированию умения решать физические задачи.

Мотивация значимости темы.

Тема «Основные положения молекулярно-кинетической теории» входит в программу по учебной дисциплине «Физика» и занимает значительное место, т.к. знания, полученные при изучении данной темы необходимы для изучения многих тем как в рамках программы по физике, так и при изучении смежных дисциплин (химия, математика).

На данное занятие отводится 2 учебных часа. Во время комбинированного занятия проводится актуализация знаний в форме устного опроса, с целью проверки остаточных знаний, которые необходимых при изучении нового материала; непосредственное изучение нового материала; первичного закрепление нового материала с помощью решения задач по данной теме. Контроль уровня усвоения нового материала проводится в форме тестирования студентов.

В связи с этим необходимо каждому образованному человеку пополнять свои знания в области физики, научиться организовывать свою деятельность, уметь выбирать методы и способы выполнения задач и в дальнейшем оценивать их качество (ОК2), а также необходимо для будущего медицинского работника научится работать в коллективе и команде (ОК6).

Изучение темы 2.1 способствует формированию у обучающихся следующих общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 6. Работать в коллективе и команде.

Выписка из тематического плана

дисциплины «Физика»

специальность Сестринское дело

Тема 2. 1 «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»	Содержание учебного материала	2
	Формирование представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира. Развитие представлений о природе теплоты. Количество теплоты. Зарождение научной теории тепла. Основные положения МКТ. Масса и размеры молекул. Диффузия и броуновское движение. Силы взаимодействия молекул. Понятие идеального газа. Уравнение состояния идеального газа.	2
	Лабораторная работа	-
	Практическое занятие	-
	Контрольная работа	-
	Самостоятельная работа обучающихся: - Работа с электронным приложением к учебнику «Физика 10»; - работа с учебником, выполнение упражнений [1, с. 148-160, с. 167 упр. 11 (2)]; - работа с конспектом лекции.	1

Примерная хронокарта занятия по теме «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»

(время занятия 90 минут)

№	Этапы занятия	Деятельность			Цель этапа занятия		Оснащение этапа		Мин.
		преподавателя	студентов
1	Орг. момент.	Приветствие. Проверка готовности аудитории.	Дежурный информирует об отсутствующих. Контроль внешнего вида студентов.	Мобилизация внимания, выявление готовности аудитории к занятию.		Журнал группы.		1
2	Актуализация опорных знаний.	Предоставляет возможность повторить домашнее задание, озвучивает вопрос и заслушивает ответы студентов.	Повторяют домашнее задание, отвечают устно с места.	Выявление степени подготовки студентов к занятию и степень усвоения материала по предыдущей теме. Развитие грамотной речи обучающихся, самоконтроль своих знаний.		Вопросы для устного опроса (Приложение №1)		10
3	Сообщение темы занятия, постановка цели, обозначение актуальности данной темы.	Сообщает тему занятия, определяет цель, обосновывает значимость изучаемой темы.	Слушают, записывают дату и тему занятия в рабочих тетрадях.	Обозначить цель занятия, заинтересовать обучающихся, сконцентрировать их внимание.		Методическая разработка, мультимедийное оборудование, мультимедийная презентация.		2
4	Изучение нового материала по плану.	Излагает новый материал, демонстрирует презентацию.	Слушают, конспектируют.	сформировать представления о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений через изучение основных положений молекулярно-кинетической теории и их опытного обоснования, понятия идеальный газ, давление газа; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; способствовать формированию умения владеть основополагающими физическими понятиями, уверенно пользоваться физической терминологией и символикой.		Методическая разработка (блок информации), мультимедийное оборудование, мультимедийная презентация.		25
5	Первичное закрепление знаний	Задает вопросы для первичного закрепления материала.	Отвечают на вопросы.	Первичное закрепление и систематизация материала, ликвидация пробелов в понимании в полученных знаниях.		Методическая разработка, презентация. Приложение №2		15
6	Решение задач на закон сохранения импульса	Разбор задачи, алгоритма ее решения. Контролирует решение задач студентами, указывает на ошибки.	Работают на местах и у доски.	Отработать навык решения задач на расчет давления идеального газа. Организация собственной деятельности, выбор типовых методов и способов решения задач, оценка их выполнения (ОК2).		Физика 10 Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр. 4 №1-4, стр. 6 №1-5 устно, стр. 4 ср. уровень №1-3; стр.7 ср. уровень №1-3 письменно.		15
7	Задание на самостоятельную работу.	Раздает контролирующий материал, проводит инструктаж по выполнению работы, определяет время самостоятельной работы студентов.	Слушают преподавателя, задают вопросы.	Развитие скорости восприятия и переработки информации, пунктуальности.		Слайд презентации с инструкциями, задания для самостоятельной работы студентов.		2
8	С. р. Контроль текущих теоретических и практических знаний, контроль конечного уровня знаний.	Контролирует ход работы, помогает, указывает на ошибки.	Работают в малых группах, используют текст учебника, решают задачи по образцу.	Закрепление материала, формирование умения делать выводы, обобщать. Формирование умения работать в команде. Контроль усвоения знаний и умений учащихся.		Задания для итогового контроля. Приложение №3		15
9	Итоговый контроль.	Контролирует взаимопроверку, поясняет критерии оценки.	Предоставляют выполненное задание, сопоставляют ответы с эталонами, выставляют оценки.	Закрепление знаний по теме, выявление степени усвоения материала.		Слайд презентации с эталонами ответов и критериями отметки (приложение №3).		3
10	Подведение итогов занятия, выставление оценок.	Оценивает работу группы в целом, индивидуально, обоснование полученных студентами оценок.	Слушают, задают вопросы, участвуют в обсуждении.	Развитие эмоциональной устойчивости, объективности оценки своих действий, умения работать в малых группах, команде (ОК6).		Журнал группы.		1
11	Домашнее задание	Проводит инструктаж по выполнению домашнего задания.	Слушают, записывают, задают вопросы.	Оптимизация самоподготовки, определение объема самостоятельной внеаудиторной работы.		Слайд презентации с домашним заданием.		1

Блок информации

по теме «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»

В одной из своих лекций знаменитый американский физик Ричард Фейнман заметил: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались бы уничтоженным: и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то, какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это — атомная гипотеза: все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе... содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения».

Теория, объясняющая тепловые свойства макроскопических тел на основе представления об их атомно-молекулярном строении, называется молекулярно-кинетической теорией (сокращенно — MKT) или просто молекулярной физикой. В основе молекулярно-кинетической теории лежат три важнейших положения:

1) все тела состоят из огромного количества частиц (молекул и
атомов), между которыми есть промежутки;

2) частицы вещества непрерывно и хаотически движутся;

3) частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются на небольших расстояниях и отталкиваются, когда эти расстояния уменьшаются.

Рассмотрим подробнее каждое из них.

Первое положение МКТ

Первое положение МКТ говорит нам о том, что вещество не является делимым до бесконечности. Рано или поздно мы дойдём до «последнего рубежа» — мельчайших частиц данного вещества. Эти частицы — атомы и молекулы. Их также можно разделить на части, но тогда исходное вещество прекратит своё существование.

Атом – это электрически нейтральная микрочастица, состоящая из положительно заряженного ядра и окружающей его электронной оболочки. Совокупность атомов одного вида называют химическим элементом. В естественном состоянии в природе встречаются атомы 90 химических элементов, все они сведены в таблицу Менделеева.

При сближении атомы могут объединяться в устойчивые группы. Системы из небольшого числа связанных друг с другом атомов называются молекулами. Молекулы являются наименьшими частицами вещества, обладающими его основными химическими свойствами.

Молекула состоит из двух или более атомов одного или нескольких химических элементов. Например, H₂O — это молекула воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Разделив её на атомы, мы перестанем иметь дело с веществом под названием «вода». Далее, разделив атомы H и O на составные части, мы получим набор протонов, нейтронов и электронов и тем самым потеряем информацию о том, что поначалу это были водород и кислород.

Атомы и молекулы называются для краткости просто частицами вещества. Чем именно является частица — атомом или молекулой — в каждом конкретном случае установить нетрудно. Если речь идёт о химическом элементе, то частицей будет атом (говорят о атомарном состоянии вещества); если же рассматривается сложное вещество, то его частица — это молекула, состоящая из нескольких атомов (говорят о молекулярном строении вещества).

Если два тела состоят из одного и того же числа частиц, то говорят, что эти тела содержат одинаковое количество вещества. Количество вещества обозначается греческой буквой и измеряется в молях. За 1 моль принимают количество вещества в 12 г углерода. Так как в 12 г углерода содержится приблизительно 6*10²³ атомов, то для количества вещества (т. е. числа молей) в теле состоящем из N частиц, можно написать:

моль (1)

Если ввести обозначение N_A=6*10²³

то соотношение (1) примет вид следующей простой формулы:

(2)

Число N_A называют постоянной Авогадро.

Физический смысл постоянной Авогадро заключается в том, что ее значение показывает число частиц (атомов — в атомарном веществе, молекул — в молекулярном), содержащееся в 1 моле любого вещества.

Массу одного моля вещества называют молярной массой. Если молярную массу вещества обозначить буквой М, то для количества вещества в теле массой m можно записать:

(3)

Из (2) и (3)следует, что число частиц в любом теле можно определить по формуле:

(4)

При решении задач молярную массу М находят с помощью таблицы Менделеева. В этой таблице указаны относительные атомные массы элементов. Складывая их в соответствии с химической формулой молекулы данного вещества, и получают М.

Например, для воды М(Н₂0)= 1*2+16=18 г/моль.

Второе положение МКТ

Согласно второму положению MKT, частицы вещества непрерывно и хаотически движутся (так же это движение называется тепловым).

Ярким подтверждением второго положения МКТ служит явление диффузии.

Диффузия — это самопроизвольное перемешивание соприкасающихся веществ. Согласно молекулярно-кинетической теории, такое перемешивание происходит в результате того, что беспорядочно движущиеся молекулы одного вещества проникают в промежутки между молекулами другого вещества.

Например, на рис. 1 показан процесс диффузии в жидкости. Частицы растворимого вещества помещены в стакан с водой и расположены вначале в верхней левой части стакана. С течением времени частицы перемещаются (как говорят, диффундируют) из области высокой концентрации в область низкой концентрации. В конце концов концентрация частиц становится везде одинаковой — частицы равномерно распределяются по всему объёму жидкости.

Рис. 1. Диффузия в жидкости

Чем больше промежутки между молекулами, тем быстрее идёт диффузия— поэтому легче всего смешиваются друг с другом газы (в которых расстояния между частицами много больше размеров самих частиц) или горячие жидкости.

Но наиболее ярким доказательством вечного хаотического движения частиц вещества является броуновское движение.

Броуновским движением называют беспорядочное движение взвешенных в жидкости или газе мелких частичек другого вещества.

Броуновское движение получило своё название в честь шотландского ботаника Роберта Броуна, увидевшего в микроскоп беспрерывную пляску взвешенных в воде частиц цветочной пыльцы (1827 год). В доказательство того, что это движение совершается вечно, Броун нашёл кусок кварца с полостью, заполненной водой. Несмотря на то, что вода попала туда много миллионов лет назад, оказавшиеся там соринки продолжали своё движение, которое ничем не отличалось от того, что наблюдалось в других опытах. Причина броуновского движения заключается в том, что взвешенная частица испытывает не скомпенсированные удары со стороны молекул жидкости (газа), причём в силу хаотичности движения молекул величина и направление результирующего воздействия абсолютно непредсказуемы. Поэтому броуновская частица описывает сложные зигзагообразные траектории (рис. 2)

Рис. 2. Броуновское движение

Первая количественная теория броуновского движения появилась в 1905 году. Её автором был Альберт Эйнштейн.

В ходе изучения броуновского движения было обнаружено, что его интенсивность: а) увеличивается с ростом температуры среды; б) увеличивается при уменьшении размеров самих броуновских частиц; в) уменьшается в более вязкой жидкости и г) совершенно не зависит от материала (плотности) броуновских частиц.

Третье положение МКТ

Третье положение МКТ говорит о взаимодействии частиц вещества: атомы или молекулы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания, которые зависят от расстояний между частицами: при увеличении расстояний начинают преобладать силы притяжения, при уменьшении — силы отталкивания.

О справедливости третьего положения МКТ свидетельствуют силы упругости, возникающие при деформациях тел. При растяжении тела увеличиваются расстояния между его частицами, и начинают преобладать силы притяжения частиц друг к другу. При сжатии тела расстояния между частицами уменьшаются, и в результате преобладают силы отталкивания. В обоих случаях упругая сила направлена в сторону, противоположную деформации.

Другим подтверждением существования сил межмолекулярного взаимодействия служит наличие трёх агрегатных состояний вещества. В газах молекулы удалены друг от друга на расстояния, значительно превышающие размеры самих молекул (в воздухе при нормальных условиях — примерно в 1000 раз). На таких расстояниях силы взаимодействия между молекулами практически отсутствуют, поэтому газы занимают весь предоставленный им объём и легко сжимаются. В жидкостях промежутки между молекулами сравнимы с размерами молекул. Силы молекулярного притяжения весьма ощутимы и обеспечивают сохранение жидкостями объёма. Но для сохранения жидкостями ещё и формы эти силы недостаточно велики — жидкости, как и газы, принимают форму сосуда. В твёрдых телах силы притяжения между частицами очень велики: твёрдые тела сохраняют не только объём, но и форму. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое является результатом изменения величины сил взаимодействия между частицами вещества. Сами частицы остаются при этом неизменными.

План самостоятельной работы студентов

Тема 2.1 «Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) и их опытное обоснование. Идеальный газ. Давление газа»

№	Название этапа	Описание этапа	Цель	Время
1	Актуализация опорных знаний.	Фронтальный опрос домашнего задания. Приложение №1.	Выявление степени усвоения материала по предыдущей теме.	10
2	Первичное закрепление знаний.	Самостоятельно отвечают на вопросы, затем вслух формулируют ответы к ним. Приложение №2.	Закрепление полученных знаний, формирование умений анализировать, сравнивать и обобщать.	15
3	Решение расчетных задач.	Самостоятельное решение задачи по образцу. Физика 10 Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы А. Кирик стр. 4 №1-4, стр. 6 №1-5 устно, стр. 4 ср. уровень №1-3; стр. 7 ср. уровень №1-3 письменно.	Отработка навыка решения задач по теме.	15
4	Контроль конечного уровня знаний.	Выполнение задания для итогового контроля. Приложение №3. Взаимопроверка.	Контроль усвоения знаний и умений учащихся. Выработка умения оценивать конечный результат выполнения заданий. Выявление степени достижения цели занятия.	15

Приложение №1

Устный опрос по теме «Работа силы тяжести. Работа силы упругости. Потенциальная энергия»

Что называют работой силы тяжести? Чему она равна?
Что называют работой силы упругости? Чему она равна?
Имеет ли направление работа силы? Чему она равна и в каких единицах измеряется?
Что называют энергией тела?
Какие виды механической энергии вам известны?
Где находит применение потенциальная энергия?
По какой формуле вычисляется потенциальная энергия тела? В чем измеряется?

Приложение №2

Вопросы для первичного закрепления материала

1.Какую физическую теорию называют молекулярно-кинетической?

2. Сформируйте основные положения MKT.

3. Какие опытные факты подтверждают первое положение MKT?

4. Что такое атом?

5. Что называют молекулой?

6. Назовите числовое значение, определение и физический смысл постоянной Авогадро.

7. Что такое молярная масса и как ее можно найти с помощью таблицы Менделеева?

8. Чему равна молярная масса воды, кислорода, углекислого газа и железа?

9. Какие опытные факты подтверждают второе положение MKT?

10. Что такое диффузия? Приведите примеры.

11. Что такое броуновское движение? Приведите примеры.

12.. Какие опытные факты подтверждают третье положение MKT?

Приложение №3

Тестовые задания для итогового контроля

1. Невозможно бесконечно делить вещество на все более мелкие части. Каким из приведенных ниже положений можно объяснить этот факт?

А. все тела состоят из частиц конечного размера

Б. частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении

В. давление газа обусловлено ударами молекул

Г. между частицами вещества существуют силы притяжения и отталкивания

2. Броуновским движением является

А. беспорядочное движение мелких пылинок в воздухе

Б. беспорядочное движение мошек, роящихся вечером под фонарем

В. проникновение питательных веществ из почвы в корни растений

Г. растворение твердых веществ в жидкостях

3. На рисунке показаны положения броуновской частицы в жидкости с интервалом 30 с, которые наблюдались в препарате. Изменение направления перемещения частицы в точке 2 произошло вследствие изменения

А. направления конвективных потоков жидкости

Б. сил поверхностного натяжения

В. вязкости жидкости

Г. равнодействующей сил действия молекул жидкости на частицу

4. Какая из приведенных ниже величин соответствует порядку значения массы молекулы или соединения?

А. 10²⁷ кг Б. 10^-27 кг

В. 10¹⁰ кг Г. 10^-10 кг

5. Плотность железа примерно в 3 раза больше плотности алюминия. В алюминии количеством вещества 1 моль содержится атомов. В железе, количеством вещества 1 моль содержится атомов. Можно утверждать, что

А. Б.

В. Г.

Эталоны ответов к заданиям итогового контроля

Номер задания

Ответы

1 вариант

Критерии оценки: за 3 правильно выполненных задания – «3» балла;

за 4 правильно выполненных задания – «4» балла;

за 5 правильно выполненных заданий – «5» баллов.

Домашнее задание

Цель: Определить объем информации для самостоятельной работы, обратить внимание на значимые моменты.

Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений (с приложением на электронном носителе). Базовый и профильный уровни - М.: Просвещение, 2011 г. с. 148-160, с. 167 упр. 11 (2).

Перечень оборудования и оснащения

1. Доска

2. Компьютерное и мультимедийное оборудование

3. Электронное учебное пособие (приложение к учебнику)

4. Мультимедийная презентация (40 слайдов)

5. Задания для первичного закрепления знаний и итогового контроля

Список использованных источников

Инфоурок / infourok.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://infourok.ru/metodicheskaya-razrabotka-po-fizike-na-temu-osnovi-mkt-1054015.html
НСпортал/ nsportal.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/02/01/test-po-teme-osnovy-mkt;
НСпортал/ nsportal.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/07/19/test-osnovy-mkt
Сил.ру / syl.ru [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://www.syl.ru/article/99489/potentsialnaya-energiya-istoriya-ponyatiya-harakteristika-prakticheskoe-primenenie
Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений с прил. на электронном носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий.-11-е изд. - М. : Просвещение, 2003. – 336 с.
Физика-10. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы [Текст] / Л. А. Кирик ; Харьков: «Гимназия», 2002. – 192 с.
Энергетика. Ин / energetika.in. [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://energetika.in.ua/ru/books/book-2/part-2/section-1/1-3
Электронное учебное пособие (приложение к учебнику Г.Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий, Физика. 10 класс)

Тестовые задания для итогового контроля (для преподавателя)