Виртуальная лаборатория по физике для 10 класса

Описание работы

 Обучение физике – сложная задача. Здесь недостаточно выучить материал. Нужно его понять и почувствовать.

 Поэтому лабораторным и практическим работам необходимо уделять большое внимание. Но много лет складывается ситуация, что оборудования в школах часто недостаточно. Да и с имеющимся, в силу разных обстоятельств, эксперимент поставить трудно, а то и просто невозможно.

 Поэтому, когда я познакомился с программой НЦ "Физикон" "Физика в картинках", я понял, что с помощью этого пакета, можно поднять изучение физики на более высокий уровень.

 Несколько лет назад (около 5 - ти) все школы нашего региона получили "Мультимедийную библиотеку", в состав которой входит и программа "Открытая физика", которая является развитием предыдущего пакета ("Физика в картинках"). Но пакет построен так, что самостоятельно работать с ним сможет далеко не каждый ученик.

 Поэтому я решил разработать несколько конкретных, четких инструкций по постановке задачи, ее реализации и выводам, которые должны быть получены по результатам выполнения. Так родился методический материал, часть которого я представляю для обсуждения.

 Как можно использовать этот материал? Я это делаю следующим образом. На элективных занятиях по физике я с учениками (8 - 10 человек) прихожу в кабинет информатики, где на всех компьютерах установлена программа "Открытая физика". Тему практической работы ученики знают заранее, пособие выложено в интернете на школьном сайте (kadeti95. ru) в разделе «Ученикам – Учебные материалы – Материалы по физике», дома готовятся к ее выполнению. В начале занятия в течение 7 - 10 минут идет фронтальный опрос с целью проверки знаний по изучаемой теме и получения допуска к выполнению работы. Затем ученики садятся за компьютеры, выполняют работу по описанию (у каждого распечатанная методичка формата А5), получают данные, производят расчеты, заполняют таблицы, делают выводы и отвечают на вопросы. Обычно на это уходит около 20 минут. После этого происходит защита работы, т. е. ученик обязан ответить на вопросы по выполнению работы и знанию теории.

РАБОТА № 2. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Откройте программу «Открытая физика», выберите раздел 3.3. «Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы», опуститесь до графической иллюстрации «Модель. Изотермический процесс».

Цель работы: Исследовать изотермический процесс, убедиться в справедливости закона Бойля-Мариотта.

1. Рассмотрите экран компьютера. Найдите:

• сосуд с идеальным газом;
• поршень с оказываемым на него давлением;
• установка температуры термостата;
• график состояния газа в координатах p-V;
• кнопку включения начала процесса «Старт»;
• кнопку выключения процесса «Сброс».

2. Запустите процесс кнопкой «Старт».

разберитесь в происходящем на экране процессе изотермического сжатия и последующего расширения;

проследите за изменением параметров р, V при установленной температуре Т в процессе эксперимента;

сделайте 2 отсчета параметров по данным, приведенным на графике р-V;

расчетом проверьте постоянство произведения р*V в процессе эксперимента;

заполните в таблице 1 данные по эксперименту 1.

Фрагмент

МЕТОДИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ

Виртуальная лаборатория

ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ 10 КЛАССА

(Молекулярная физика и термодинамика)

НА ОСНОВЕ

КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ

"Открытая физика" НЦ «Физикон»

(2 редакция)

Составитель: Овчинников А. А.

РАБОТА № 2. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Откройте программу «Открытая физика», выберите раздел 3.3. «Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы», опуститесь до графической иллюстрации «Модель. Изотермический процесс».

Цель работы: Исследовать изотермический процесс, убедиться в справедливости закона Бойля-Мариотта.

1. Рассмотрите экран компьютера. Найдите:

• сосуд с идеальным газом;

• поршень с оказываемым на него давлением;

• установка температуры термостата;

• график состояния газа в координатах p-V;

• кнопку включения начала процесса «Старт»;

• кнопку выключения процесса «Сброс».

1. Запустите процесс кнопкой «Старт».

• разберитесь в происходящем на экране процессе изотермического сжатия и последующего расширения;

• проследите за изменением параметров р, V при установленной температуре Т в процессе эксперимента;

• сделайте 2 отсчета параметров по данным, приведенным на графике р-V;

• расчетом проверьте постоянство произведения р*V в процессе эксперимента;

• заполните в таблице 1 данные по эксперименту 1:

таблица 1

• зарисуйте в тетрадь графики зависимости р-V, T-V, T-р для эксперимента 1.

1. В поле изменения температуры термостата установите температуру 350К.

• Запустите процесс кнопкой «Старт».

• Обратите внимание на положение новой изотермы относительно предыдущей;

• проследите за изменением параметров р, V при установленной температуре Т в процессе эксперимента;

• сделайте 2 отсчета параметров по данным, приведенным на графике р-V;

• расчетом проверьте постоянство произведения р*V;

• сравните произведения рV в первом и втором экспериментах.

• заполните в таблице 1 данные по эксперименту 2

• зарисуйте в тетрадь графики зависимости р-V, T-V, T-р для эксперимента 2.

1. Сделайте вывод об изменении произведения давления на объем при неизменной температуре.

2. Сделайте вывод об изменении произведения давления на объем при разных температурах.

3. Дополнительное задание. По энергетической диаграмме (левый нижний угол) ответьте на следующие вопросы:

- что происходит с внутренней энергией газа в данном процессе и почему?

- на что идет тепло переданное системе?

Контрольные вопросы:

1. Какой процесс называется изотермическим?

2. Каким законом описывается изотермический процесс?

3. Какова формулировка и формула этого закона?

4. Что представляет собой график изотермического процесса в осях р-V, T-V, T-р?

5. Как изменяется положение новой изотермы относительно предыдущей при изменении температуры?

РАБОТА № 3. ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС

Откройте программу «Открытая физика», выберите раздел 3.3. «Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы», опуститесь до графической иллюстрации «Модель. Изохорный процесс».

Цель работы: Исследовать изохорный процесс, убедиться в справедливости закона Шарля.

1. Рассмотрите экран компьютера. Найдите:

• газ в сосуде;

• закрепленный поршень (перемещается при изменении объема);

• поле изменения объема V;

• график состояния газа;

• кнопку включения начала процесса «Старт»;

• кнопку выключения процесса «Сброс».

1. Запустите процесс кнопкой «Старт».

• разберитесь в происходящем на экране процессе изохорного нагрева;

• проследите за изменением параметров р и Т при постоянном V в процессе эксперимента;

• сделайте 2 отсчета параметров по данным, приведенным на графике Т-р;

• проверьте постоянство отношения р/T

• заполните в таблице 1 данные по эксперименту 1:

таблица 1

• зарисуйте в тетрадь графики зависимости V-T, р-V, р-T для эксперимента 1.

1. Установите объем 20 дм³.

• Запустите процесс кнопкой «Старт».

• Обратите внимание на положение новой изохоры относительно предыдущей;

• проследите за изменением параметров р и Т при постоянном V в процессе эксперимента;

• сделайте 2 отсчета параметров по данным, приведенным на графике Т-р;

• проверьте постоянство отношения р/T;

• сравните отношения р/T в первом и втором опытах.

• заполните в таблице 1 данные по эксперименту 2

• зарисуйте в тетрадь графики зависимости V-T, р-V, р-T для эксперимента 2.

1. Сделайте вывод об изменении отношения давления к температуре при неизменном объеме.

2. Сделайте вывод об изменении отношения давления к температуре при разных объемах.

3. Дополнительное задание. По энергетической диаграмме (левый нижний угол) ответьте на следующие вопросы:

- какую работу совершает газ в данном процессе и почему?

- на что идет тепло переданное системе?

- как вы думаете, почему в данной модели диапазон изменения температуры начинается от 100К, а не от абсолютного нуля?

Контрольные вопросы:

1. Какой процесс называется изохорным?

2. Каким законом описывается изохорный процесс?

3. Какова формулировка и формула этого закона?

4. Что представляет собой график изохорного процесса в осях р-V, T-V, T-р?

5. Как изменяется положение новой изохоры относительно предыдущей при изменении объема?