Основные положения МКТ. Термодинамические параметры: решение качественных и вычислительных задач
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока описывать связь температуры со средней кинетической энергией поступательного движения молекул и решать не менее трёх качественных или вычислительных задач на перевод температур и применение формулы $E_k=\frac{3}{2}kT$.
- Образовательные: закрепить понятия температуры, теплового равновесия, термодинамических параметров и абсолютной температуры; отработать перевод температур по формулам $T=t+273$ и $t=T-273$.
- Развивающие и воспитательные: развивать умение объяснять макроскопические свойства через микроскопическую модель, работать в паре, аргументировать решение и корректировать ошибки.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознавать практическое значение температуры и физических моделей для объяснения явлений.
- Проявлять ответственность за общий результат парной работы и уважение к мнению одноклассников.
Метапредметные
- Выделять данные и неизвестные, выбирать формулу и оценивать разумность результата.
- Сотрудничать при обсуждении проблемного вопроса, представлять решение и осуществлять самопроверку.
Предметные
- Знать определения температуры, теплового равновесия, абсолютного нуля и термодинамических параметров.
- Уметь связывать температуру со средней кинетической энергией молекул и решать задачи на перевод шкал и скорость молекул.
- Владеть формулами $E_k=\frac{3}{2}kT$ и $v_{кв}=\sqrt{\frac{3kT}{m_0}}$, использовать $k=1{,}38\cdot10^{-23}\ \text{Дж/К}$.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование через связь микроскопической модели с наблюдаемыми свойствами вещества.
- Готовность к самостоятельному выбору уровня сложности задания.
Регулятивные УУД
- Формулировать цель решения, планировать последовательность действий, сверять ответ с единицами измерения.
- Находить и исправлять ошибку в вычислениях или рассуждении.
Познавательные УУД
- Сравнивать шкалы Цельсия и Кельвина, классифицировать макро- и микропараметры.
- Моделировать связь температуры со средней кинетической энергией и скоростью молекул.
Коммуникативные УУД
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
- Обсуждать решение в паре, задавать уточняющие вопросы, кратко аргументировать вывод.
- Согласовывать способ решения и корректно давать обратную связь.
Ход урока
- Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин). Учитель проводит фронтальную разминку «Три минуты» по понятиям диффузии, броуновского движения и давления; задаёт проблемный вопрос о причине повышения температуры тела. Ученики актуализируют знания и выдвигают гипотезы.
- Этап 2. Актуализация знаний (6 мин). Учитель организует фронтальную проверку вопросов теста: температура, тепловое равновесие, термодинамические параметры, число Авогадро, шкалы температур. Ученики объясняют выбор ответов и фиксируют затруднения.
- Этап 3. Постановка проблемы и цели (4 мин). Учитель предлагает сравнить два газа при одинаковой температуре и спрашивает, что можно утверждать о движении их молекул. В парах ученики формулируют цель: связать температуру со средней кинетической энергией и научиться применять связь в задачах.
- Этап 4. Открытие нового знания (8 мин). Учитель ведёт проблемный диалог и кратко фиксирует: температура — макроскопический параметр; при тепловом равновесии температуры равны; $T=t+273$; $E_k=\frac{3}{2}kT$; абсолютный ноль соответствует $T=0\ \text{К}$. Ученики составляют опорную схему и объясняют, почему нагревание увеличивает среднюю кинетическую энергию молекул.
- Этап 5. Первичное закрепление в парах (8 мин). Учитель выдаёт задания разного уровня: перевести $50\ \text{К}$, $273\ \text{К}$, $347\ \text{К}$ в градусы Цельсия; перевести $-47\ ^\circ\text{C}$ и $125\ ^\circ\text{C}$ в кельвины; объяснить наступление теплового равновесия. Ученики решают, проговаривают алгоритм и проводят взаимопроверку.
- Этап 6. Самостоятельная практическая работа (11 мин). Учитель предлагает выбор: базовый уровень — определить среднюю кинетическую энергию молекулы при $T=300\ \text{К}$; повышенный — определить скорость молекул азота и кислорода при $T=300\ \text{К}$ по формуле $v_{кв}=\sqrt{\frac{3kT}{m_0}}$, где $m_0=M/N_A$. Ученики записывают дано, формулу, вычисления и единицы, затем сверяются с эталоном.
- Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (4 мин). Учитель проводит «Билет на выход»: назвать один термодинамический параметр, записать связь температуры с энергией молекул и указать оставшееся затруднение. Ученики оценивают понимание по шкале светофора и формулируют следующий шаг.
Домашнее задание
- Минимум: решить две задачи на перевод температур между шкалами Цельсия и Кельвина и письменно объяснить условие теплового равновесия.
- Базовый: решить три задачи: на определение $E_k$ при заданной температуре, на сравнение средней кинетической энергии молекул при двух температурах и на вычисление температуры по известной энергии.
- Повышенный: решить задачу на сравнение среднеквадратичных скоростей молекул азота и кислорода при одинаковой температуре и обосновать результат через массы молекул.
