Сузько Л.Н., Шепелевич В.В. Классификационная таблица по использованию материала журналов-08

Для повышения интереса школьников к физике необходимо максимально насыщать учебный процесс оригинальными заданиями и увлекательными демонстрациями. Поэтому современный учитель не должен ограничиваться рамками учебника. Помимо глубокого знания учебного материала ему необходимо запастись широким набором экспериментальных и творческих задач. Сегодня издается огромное количество разнообразного методического материала для учителя физики, но одним из полезных и наиболее доступных информационных источников являются научно-методические журналы "Фiзiка: праблемы выкладання" и "Физика в школе".

Может быть, не каждый учитель выписывает оба журнала, но в школах зачастую имеются подшивки этих журналов за прежние годы, в которых можно найти массу разнообразной, интересной, поучительной и полезной информации. Учитель не всегда имеет достаточно времени для того, чтобы найти и выбрать из журналов необходимый ему материал, поэтому ниже приведена классификационная таблица материалов из указанных журналов, которые могут быть использованы учителем при подготовке к урокам, факультативным занятиям, внеклассным мероприятиям по теме "Газовые законы".

В таблице использованы следующие сокращения:

ТМ ("Теоретический материал") — излагаются в основном теоретические сведения, которые могут сообщаться как на уроках, так и на факультативных занятиях.

ПА ("Практикум абитуриента") — представлены примеры задач с подробным объяснением (могут использоваться при проведении контрольных работ, внеклассных занятий, а также при самостоятельной подготовке к поступлению в вуз).

ЛЭ ("Лабораторный эксперимент") — предлагаются статьи, включающие различные физические опыты и эксперименты, которые могут быть рекомендованы для включения в качестве дополнительных заданий к плановым лабораторным работам. Некоторые из них можно предлагать учащимся для домашних экспериментов, а также использовать в качестве демонстраций на уроках и на факультативных занятиях.

ФК ("Физический калейдоскоп") — приводятся статьи с занимательными сведениями, вопросами, которые могут использоваться при проведении физических вечеров и других внеклассных мероприятий.

ПС ("Предложения и советы") — в этой рубрике учителя делятся своим опытом, рекомендуют, как лучше преподнести, продемонстрировать учащимся то или иное физическое явление, физический закон.

КРАТКИЙ КОММЕНТАРИЙ К ТАБЛИЦЕ

1. В лабораторной работе предлагается проверить соотношениедля резинового шарика, наполненного воздухом. С этой целью дважды измеряют его объем и температуру: первый раз в комнате, а второй раз (после установления равновесия) в холодильнике. Поскольку атмосферное давление не изменится, то можно ожидать подтверждения закона Гей-Люссака (1). Шарик рекомендуется погрузить в наполненный водой стакан с прозрачными стенками. Для удержания шарика в толще воды можно, например, ниткой привязать к нему тяжелый грузик. На стакан следует наклеить полоску миллиметровой бумаги, что позволит определить начальный и конечный объемы (в условных единицах).

2. Чтобы компенсировать нехватку оборудования, можно выполнить лабораторную работу "Опытная проверка закона Гей-Люссака", описанную в учебнике "Физика, 10" Г. Я. Мякишева, с другими приборами. Вместо запаянной с одного конца трубки берут жидкостный манометр, тогда вместо цилиндрического сосуда высотой 600 мм можно взять широкую мензурку(d=50—60 мм) вместимостью 500 мл и больше. Манометр опускается в мензурку с горячей водой дугообразным концом вниз. Оба выхода из манометра замазывают пластилином. Через 5 минут манометр вынимают из горячей воды, опускают в сосуд с водой комнатной температуры пластилином вниз и снимают пластилин с обеих трубок манометра. Вода заходит в оба отверстия. Дальнейшее описание работы совпадает с описанием в учебнике.

3. Разделы "Основы молекулярно-кинети-ческой теории" и "Основы термодинамики" насыщены целым рядом нелегких для усвоения физических понятий, величин и явлений, процессов, закономерностей и описывающих их уравнений. По изученному материалу учащимся предстоит выполнить две письменные контрольные работы. Учитывая эти обстоятельства, с целью обобщения и систематизации знаний проводятся повтори-тельно-обобщающие уроки, на которых практикуется составление и заполнение таблиц "Газовые законы" и "Изопроцессы в термодинамике".

4. Лабораторную работу по опытной проверке закона Гей-Люссака можно совместить с проверкой закона Бойля—Мариотта и объединенного газового закона. Для этого необходимо немного усовершенствовать прибор, используемый в данной работе. Две широкие стеклянные трубки, закрытые резиновыми пробками, нужно закрепить в одном лабораторном штативе с помощью хомутиков и использовать две узкие трубки со шкалой и одним запаянным концом. Предложен порядок выполнения лабораторных работ: "Проверка закона Бойля—Мариотта" и "Проверка уравнения состояния газа". Даны методические рекомендации учителю по их выполнению.

5. Составлен кроссворд на тему "Термодинамика, MKT", позволяющий повторить следующие физические понятия: изотерма, КПД, пустота, сжижение, цикл, тепло и др.

6. В этой статье предлагается:

■ задача на закрепление понятия идеального газа при изучении темы "Идеальный газ";

■ алгоритм решения задач на законы идеальных газов;

■ подробное решение 5 задач на законы идеальных газов.

7. Дается подробное объяснение и варианты модернизации опыта "Яйцо в бутылке", который можно использовать в школе на уроках физики при изучении закона Шарля.

8. Предлагается план проведения недели физики и математики в сельской школе. Разработан сценарий проведения вечера-сказки "Путешествие по стране "Физика", в котором описаны опыты: яйцо в бутылке, шарик под воздушным колоколом, вода в перевернутом стакане, картезианский водолаз и др.

9. Предложен вариант проверки закона Гей-Люссака с помощью барометрической трубки или трубки от прибора Мельде.

10. Описаны устройство и принцип действия прибора для построения графиков газовых процессов.

11. Описаны назначение и устройство прибора, не содержащего ртути, и дан вариант работы с ним.

12. Приведены два варианта приборов для подтверждения газовых законов, в которых ртуть заменяется другими жидкостями: водой или подсолнечным маслом.

13. В состав комплекта входят три прибора: школьный барометр-анероид с пределами измерения давления 95,6—104,3 кПа, заключенный в специальную камеру с прозрачной герметичной крышкой и двумя патрубками для надевания резиновых трубок, волюметр и термометр с удлиненной нижней частью, имеющий пределы измерения 0— 100 °С и цену деления 1°. В качестве жидкости используют подсолнечное масло. Приведен расчет погрешностей.

14. Представлено обобщающее задание по газовым законам, отличающееся легкостью составления и эффективностью при использовании его как итоговой домашней или контрольной работы.

15. Описана установка "Газ в цилиндре под поршнем", состоящая из цилиндра и поршня, изготовленных из ведерка Архимеда. Цилиндр с помощью резиновой трубки соединен с колбой. Для герметичности цилиндра в него до половины наливается масло. Температура газа изменяется с помощью термопары и демонстрационного гальванометра с усилителем постоянного тока. Изменения давления газа фиксируются с помощью U-образного водяного манометра. Исходное давление газа можно изменять вдуванием воздуха через резиновый патрубок с зажимом. Для изменения температуры газа используется сосуд с теплой водой.

С помощью установки предлагается проведение демонстраций изохорного, изобарного, изотермического и адиабатического процессов.

16. Рассмотрено устройство прибора для изучения свойств газа, который состоит из калиброванной латунной камеры объемом 220 см³, ванны из оргстекла и манометрич-ного канала. Приведено описание четырех лабораторных работ с этим прибором.

17. Представлен вариант обобщенной таблицы по изучению газовых законов. Такую таблицу удобно применять на уроках повторения и решения задач. Она состоит из четырех частей: термодинамические параметры; закон Бойля—Мариотта; закон Гей-Люс-сака; закон Шарля.

18. В этой статье рассмотрен план-алгоритм анализа и описания изопроцессов в газе при изучении газовых законов. Рекомендуется самостоятельная работа в виде заполнения двух таблиц после изучения каждого процесса в газе.

19. Предлагается вариант проведения лабораторной работы по подтверждению закона Бойля—Мариотта и проверке уравнения состояния газа, описанной в учебнике "Физика, 9". Также рекомендуется порядок выполнения работы, позволяющий проводить данную работу в любом школьном физическом кабинете, так как в ней можно использовать трубки из имеющихся в достаточном количестве наборов стеклянных трубок, запаяв последние с одного конца в пламени газовой горелки. В качестве цилиндрического сосуда можно брать измерительный цилиндр.

20. Рассматриваются некоторые методические рекомендации по изучению газовых законов с учетом особенностей эмпирического и теоретического уровней их научного познания. Предполагается выделить и последовательно выполнить следующие этапы изучения материала:

■ ознакомление школьников с экспериментальными данными о наиболее общих свойствах и закономерностях для газов;

■ осмысление этих данных с помощью основных положений молекулярно-кинети-ческой теории и построение модели идеального газа;

■ вывод основного уравнения MKT идеального газа, молекулярно-кинетическая трактовка понятий давления и температуры, получение уравнения состояния газов;

■ экспериментальная проверка результатов MKT, установление границ ее применимости.

Даются методические рекомендации по проведению каждого выделенного выше этапа изучения материала.

21. Предлагается вариант обобщающей таблицы к уроку о газовых законах. Таблица позволяет успешно систематизировать знания учащихся о процессах в идеальных газах. Ее удобно использовать при повторении на обобщающем уроке по теме "Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы". Таблица особенно эффективна при решении задач.

22. Описываемый прибор предназначен для изучения зависимости давления идеального газа и насыщенного пара от объема при постоянной температуре. Он может служить для иллюстрации закона Бойля—Мариотта, а также для демонстрации постоянного давления насыщенного пара при изменении его объема при постоянной температуре. Кроме того, прибор можно применять в лабораторном практикуме при проведении работы "Изучение зависимости давления идеального газа и насыщенного пара от объема при постоянной температуре". Также предлагается вариант выполнения лабораторной работы "Проверка закона Бойля—Мариотта".

23. В предлагаемом приборе для демонстрации газовых законов упрощена конструкция, повышена наглядность демонстрации. Прибор состоит из стеклянного цилиндра, внутри которого находится стеклянный поршень, выполненный в виде трубки с отверстиями на обоих концах. Внутри поршня помещена плотно пригнанная к его стенкам резиновая пробка, в которую вставлена стеклянная трубка с краном, ее свободный конец при необходимости может быть соединен с открытым демонстрационным манометром посредством резинового шланга. На наружной части стеклянного цилиндра нанесена шкала с делениями в условных единицах объема, а у открытого демонстрационного манометра имеется шкала с делениями в условных единицах давления.

24. Дан алгоритм решения графических задач на газовые законы. Затем рассматривается 6 графических задач на эту тему с подробным решением каждой по приведенному алгоритму.

25. Приводится подробное решение типичной задачи: определите КПД термодинамических циклов, примененных к одноатомным идеальным газам. Циклы представлены с помощью диаграммp-V.

26. Разработаны задания и методические замечания к выполнению творческих лабораторных работ по физике на темы "Проверка закона Бойля—Мариотта", "Проверка закона Гей-Люссака" и "Изготовление газового термометра".

27. Предлагаемый материал может быть рассмотрен с учащимися в курсах повышенного уровня. Даются методические рекомендации при изучении свойств газовых сред и процессов. Приводится три примера задач с подробным их решением.

28. Представлены опорные конспекты, созданные ученицами 11 класса по темам "Основные положения MKT", "Законы для идеального газа", "Тепловые явления", "Применение первого закона термодинамики к изопроцессам в газах".

29. Описано, как быстро и эффективно продемонстрировать увеличение давления газа при его нагревании, налив в пол-литровую или литровую банку горячей воды (примерно на одну пятую объема) и закрыв ее полиэтиленовой крышкой: охватывают банку за боковую стенку и несколько раз встряхивают. Это приводит к быстрому нагреву воздуха. В результате давление возрастает, и крышка с хлопком соскакивает с банки.

30. Приводится четкая и подробная таблица для итогового повторения газовых законов. В ней легче, чем в учебнике, найти ответы на многие вопросы, относящиеся к газовым законам, ею также удобно пользоваться при решении задач.

31. Описана суть, оборудование и порядок выполнения лабораторной работы "Опытная проверка закона Бойля—Мариотта".

32. Предлагается набор по термодинамике, позволяющий с минимальными затратами времени провести:

■ демонстрацию I закона термодина-

■ демонстрацию закона Шарля;

■ демонстрацию закона Гей-Люссака;

■ демонстрацию "Действующая модель пароатмосферной машины";

■ демонстрацию "Действующая модель паровой турбины";

■ демонстрацию принципа действия тепловой машины с последующим выводом формулы ее КПД;

■ экспериментальное определение абсолютного нуля температуры и установление связи между шкалами Кельвина и Цельсия;

■ опытное подтверждение закона Шарля;

■ опытное подтверждение уравнения Клапейрона.

33. Приведен вариант лабораторной работы по экспериментальной проверке закона Гей-Люссака в домашних условиях, а также представлены дифференцированные по уровню сложности контрольные вопросы.

34. Представлены разработки обобщающих уроков по темам "Молекулярная физика" и "Термодинамика", в которые включены рекомендации по подготовке учащихся к тематическому оцениванию знаний, тренировочные тесты и задания единого государственного экзамена.