close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Броуновское урок-конкурс

код для вставкиСкачать
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
ТОЛМАЧЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 60 г. ОБЬ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
ТЕМА УРОКА
"Роль физических явлений в формировании "модели мира"
(на примере броуновского движения и диффузии).
физика 10 класс
учитель физики и информатики
высшей квалификационной категории: Нечаева Татьяна Ивановна
2012 год
Интегрированный урок по дисциплинам: физика и информатика 10 класс
Тема урока: "Роль физических явлений в формировании "модели мира" (на примере броуновского движения и диффузии). Цели урока: Образовательные: * убедиться в том, что любое физическое явление - составная часть "модели мира"; * раскрыть научное и мировоззренческое значение броуновского движения и диффузии; Развивающие:
* умение применять знания теории на практике; * наблюдательность, самостоятельность; * мышление посредством логических учебных действий. Коммуникативные:
* обучение ребят работать во взаимодействии с другими учащимися и учителем; Воспитательные: * продолжить формирование представлений о единстве и взаимосвязи явлений природы. Задачи урока:
* формирование исследовательской деятельности на основе использования компьютерных моделей природных явлений.
* показать значимость диффузии и броуновского движения для различных разделов физики;
* формирование навыков самоопределения и самоутверждения учащихся;
Планируемые результаты:
Знать: * основные положения молекулярно- кинетической теории и их опытные обоснования; * физические явления: диффузия, броуновское движение. Уметь:
* формулировать гипотезы и делать выводы, решать качественные задачи, составлять "модель мира".
Тип урока: урок-обобщение
Форма урока: комбинированный
Ресурсное обеспечение: мультимедийный проектор, интерактивная доска, компьютерный класс, программа для проведения лабораторно-исследовательских работ - BROWN.EXE, листы исследования, презентация, электронный журнал.
Методы обучения: * словесные * наглядные * практические * проблемные Межпредметные связи: * физика
* информатика Ход урока:
Тема: "Роль физических явлений в формировании "модели мира" (на примере броуновского движения и диффузии). (слайд 1) I. Организационный момент (мотивация учебной деятельности)
Здравствуйте! Сегодня мы проводим интегрированный урок. Урок-исследование по физике с применением компьютерных моделей природных явлений. Ребята, вы старшеклассники, поэтому знаете, что физика - это целый мир тайн и загадок. Но для того и создала природа человека, чтобы он проникал в глубину этих тайн. Для нас с вами, "существ разумных", всегда эпиграфом должны быть слова Бориса Пастернака: "Во всем мне хочется дойти
До самой сути..."
Но как "дойти", как познать этот мир, ведь образ мира - это картина реальности, которую каждый из нас "рисует" в своем сознании. Это очень важная картина. Она позволяет правильно оценить собственные силы и возможности, видеть в воображении последствия своих действий. Искаженная, хаотично "нарисованная" картина делает человека игрушкой либо слепых сил природы, либо чьих-то корыстных интересов. Поэтому образ мира непременно объективен (независим от различных мнений), достоверен (отражает истину), лично значим для каждого из людей.
Сегодня на уроке мне хочется попробовать показать вам, как на основе одного или нескольких явлений можно сформировать эту модель, представить ее во всех причинно-следственных связях. Для того, чтобы осознать роль физических явлений в формировании модели мира мы должны будем с вами использовать способы и приемы развития и саморазвития личности, что является целью нашего урока (слайд 2). Да, чтобы сложилось представление о способах и приемах мы с вами должны реализовать следующие задачи (слайд 3). II. Из истории молекулярно-кинетической теории
Скажите пожалуйста к какому разделу школьного курса физики относятся такие явления как диффузия и броуновское движение?
МКТ (диффузия-перемешивание газов, жидкостей и твердых тел при непосредственном контакте; латинское: распространение, растекание. 1827 - Броун наблюдал за поведением цветочной пыльцы в воде, частицы которой совершали беспорядочное движение по сложным зигзагообразным траекториям. Причина броуновского движения - никогда не прекращающееся тепловое движение молекул жидкости (газа) и их столкновении с броуновской частицей. Броуновское движение - это иллюстрация справедливости МКТ о хаотичном тепловом движении молекул вещества. Эйнштейн, Смолуховский, Перрен. Хаотичность - это случайность, непредсказуемость движения. Если бы движение было упорядочным, то число и сила ударов о частицу равны. Частица оставалось бы неподвижной. Мы не видим отдельные молекулы вещества: они слишком малы, однако мы видим движение броуновский частицы, это движение копирует, моделирует молекулярное движение, происхлдящее со значительно меньшей скоростью. * Действительно, эти явления лежат в фундаменте МКТ. Повторим ее основные положения. Предлагаю для повторения тестовую работу на компьютере. Компьютер выставит оценки (объяснить соотнесение полученных баллов и оценки. (слайд 4)
III. Экспериментально-исследовательская деятельность на основе использования компьютерных моделей природных явлений
Оценочная шкала
Число правильных ответов0-23-45-67-89-10Оценка в баллах12345
* Ребята, но эта оценка не окончательная, а на данном этапе урока. В ходе работы вы получите еще оценки, а итогом будет общая оценка. Садитесь за рабочие места и отвечайте на тесты. Объяснить работу с тестом. После тестирования, выставляются оценки за работу в электронный журнал. Тестирование за компьютерами
1. Какие из перечисленных ниже явлений послужили основой для предположения об атомном строении вещества? 1. Испарение жидкостей.
2. Распространение запахов.
3. Свободное падение тел.
4. Испарение жидкостей и свободное падение тел.
5. Испарение жидкостей и распространение запахов.
2. Какая из трех частиц входит в состав двух других из перечисленных ниже?Атом, молекула, электрон. 1. Атом.
2. Молекула.
3. Электрон.
4. Ни одна из трех.
3. Чем объясняется броуновское движение мелких твердых частиц в жидкости?
1. Случайными толчками молекул жидкости, участвующих в хаотическом движении.
2. Действием конвекционных потоков в жидкости.
3. Движение броуновских частиц пока не объяснено наукой.
4. Действием сил притяжения и отталкивания между броуновскими частицами.
5. В жидкостях движения броуновских частиц не бывает.
4. Воздух состоит из молекул различных газов, движущихся беспорядочно. Что обычно происходит при столкновении этих молекул? 1. Соединение молекул.
2. Разрушение молекул.
3. Превращение одних молекул в другие.
4. Изменение скорости и направления движения молекул.
5. Не происходит никаких изменений.
5. Каким способом можно увеличить скорость беспорядочного движения молекул воздуха, находящихся внутри мяча? 1. Бросить мяч с большой скоростью.
2. Нагреть мяч.
3. Бросить мяч с большой скоростью или нагреть мяч.
4. Скорость беспорядочного движения молекул нельзя изменить никаким способом.
5. Среди ответов нет правильных.
6. В стакан с водой упала капля краски. Через некоторое время вся вода оказалась окрашенной. Какое явление было причиной распространения молекул краски по всему объему воды? 1. Испарение.
2. Конденсация.
3. Диффузия.
4. Конвекция.
5. Все четыре явления, перечисленные в ответах 1-4.
7. В веществе молекулы непрерывно движутся и сталкиваются друг с другом. Как вы думаете, "изнашиваются" ли молекулы от этих ударов, изменяются ли со временем размеры и формы молекул, уменьшается ли со временем их масса? 1. Молекулы со временем не изменяются.
2. Со временем масса молекул уменьшается, но очень мало.
3. Размеры молекул не изменяются, но их форма приближается к шарообразной.
4. Изменяется и форма, и масса молекул.
8. В микроскопе изучают микроорганизмы. Наблюдается ли при этом их броуновское движение? 1. Нет.
2. Да.
9. Какое из перечисленных ниже явлений является причиной неограниченного расширения газа до заполнения всего свободного пространства? 1. Броуновское движение.
2. Диффузия.
3. Беспрерывное хаотическое движение молекул.
4. Броуновское движение и диффузия.
5. Ни одно.
10. В каком агрегатном состоянии скорость диффузии больше? 1. Газ.
2. Жидкость.
3. Твердое тело.
4. Не зависит от агрегатного состояния.
* Итак, ребята давайте проверим только что выполненный вами тест, какие правильные ответы были в ходе тестирования. Каждому ученику - вопрос -ответ (слайд 5-14).
* Да, этот ответ верен, если так, то вы молодцы, если нет у кого другой вариант ответа. Разобрали вопросы и на 8,9,10 - ом вопросе, например, подводим к вопросам, которые будут задействованы в исследовании.
* В каких телах диффузия протекает быстрее (плотность среды).
* При каких условиях эти явления протекают: явление перемешивания - диффузия и т.д.
* А от каких параметров зависит интенсивность, характер диффузии и броуновского движения? Давайте попробуем исследовать данные явления с помощью современных возможностей и эти возможности дает компьютер. Существуют разнообразные программы, которые моделируют различные процессы. В наше время при подготовке специалистов необходимо уделять особое внимание на такие качества, как умение адаптироваться к новым ситуациям, и потребностям практики и способности к принятию грамотных решений в условиях неопределенности и риска.
Большую помощь в развитии этих качеств может оказать использование вычислительной техники в учебном процессе. Сегодня посредством компьютерного моделирования успешно решаются многие задачи.
Например:
1). Деловая предпринимательская игра DECOR требует от участников принятия решений во всех функциональных областях экономики: инвестирование, финансирование, производство, маркетинг, учет, а также владения техникой менеджмента: планирование и организация.
2). Вы знаете, насколько сейчас актуальна проблема охраны окружающей среды, и программа LAKE позволяет управлять экологической средой и т.д.
3). Сегодня на уроке мы будем работать с программой BROWN, настоящая программа моделирует процессы броуновского движения и диффузии, позволяет заглянуть в микромир. Устанавливает зависимость указанных процессов от некоторых физических параметров.
Итак, перед вами на данном этапе урока стоит задача провести исследование по одному из явлений (диффузия, броуновское движение, диффузия в поле силы тяжести), в ходе которого вы заполните информационные листы. У каждого в информационном листе одно физическое явление, которое надо исследовать из предложенных трех. Вам необходимо в ходе исследования определить как влияют различные параметры на интенсивность протекания диффузии, броуновского движения, диффузии в поле силы тяжести. (объяснить работу программы BROWN)
Мы проводим исследование, а исследование предполагает следующие этапы деятельности, обратимся к слайду: (слайд 15).
План исследования
1-ЫЙ ЭТАП
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И СПЕЦИАЛИЗАЦИИ
2-Й ЭТАП
ПОИСК ИНФОРМАЦИИ
3-Й ЭТАП
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
4-Й ЭТАП
СБОРКА "МОДЕЛИ МИРА" НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5-Й ЭТАП
ЗАЩИТА "МОДЕЛИ МИРА" * Объединение в группы происходит по выбору направления.
* И, наконец, каждый проводит исследование по своему направлению, а затем согласно направления вы объединяетесь в три творческие группы для обсуждения, обобщения, систематизации результатов вашей деятельности. И по одному представителю от каждой группы мы заслушаем с отчетом. При этом каждый получает индивидуальную оценку за свой лист исследования, а затем - оценка группы. * Информационный листок исследования (см. приложение) раздать, затем помочь в ходе работы с программой.
* Работа закончена, данные внесены в информационный листок.
* Ребята, у кого явление диффузии, прошу сесть здесь, у кого броуновское движение - прошу сюда, диффузия в поле силы тяжести - сюда.
* Итак, сейчас я собираю ваши листки исследования, поэтому внесите свои данные в общий информационный листок. Обсуждение в группах. Пока обсуждают, вношу оценки в электронный журнал.
* Внимание, ребята! Подведем итог исследования. Прошу представителя от каждой группы отчитаться о проделанной работе.
* Выслушали.
Вывод по экспериментально-исследовательской работе:
- Частицы притягиваются друг к другу.
- Частицы взаимодействуют друг с другом, притягиваются и отталкиваются.
Опытные обоснования:
- склеивание, смачивание;
- твердые тела и жидкости трудно сжать.
- силы притяжения и отталкивания действуют одновременно;
- силы имеют электромагнитную природу.
Донести до учеников: Ребята, давайте найдем какие общие процессы во всех этих явлениях и какими законами эти процессы описываются.
Изучали ли вы такой закон, который говорит о направленности природных процессов, выражает их необратимость? Прежде, чем услышать ответ, обратимся к слайду: изображение природы - горы, реки текут вниз, камни скатываются с горы, движение останавливается из-за трения, горячие тела остывают и т.д. - это ход событий в окружающем нас мире. (слайд 16)
Это великий закон природы, управляющий течением природных явлений. Да, это второй закон термодинамики: Второе начало термодинамики отрицает возможность самопроизвольного перехода теплоты от менее нагретого (холодного) тела к более нагретому (горячему) телу. Второе начало термодинамики устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии, т.е. однонаправленности всех происходящих в ней самопроизвольных процессов (достаточно заметить, что об этой асимметрии свидетельствует все окружающее нас: горячие тела с течением времени охлаждаются, однако холодные сами по себе не становятся горячими; прыгающий мяч в конце концов останавливается, однако покоящийся мяч самопроизвольно не начинает подскакивать). (слайд 17) Давайте вспомним ваше исследование:
1. Оказывается, что диффузия протекает только в одном направлении. Процесс данного явления имеет одно направление. Был ли результат, когда вернулись в исходное состояние и сконцентрировались в небольшой области. Нет, то есть не было такого результата. Насколько это закономерно? Оставим вопрос пока открытым.
2. Броуновское движение. Каков характер движения? (упорядочен или хаотичен?) Хаотичен, т.е. невозможно предсказать направление следующего скачка, частица не на много удаляется от первоначального состояния. Процесс протекает в таком направлении, что приводит к наиболее вероятному состоянию. Насколько закономерен такой результат в природных процессах и может ли быть ситуация, когда все броуновские частицы будут двигаться в одну сторону самопроизвольно? Конечно же она маловероятна, т.е. наименее вероятное состояние - это движение в одну сторону, хотя оно тоже возможно. Даже в верхних слоях атмосферы присутствуют броуновские частицы вследствие:
Хаотичного движения молекул (чем легче частица, тем в более высоких слоях она располагается, отсюда существование атмосферы).
Как и все тела, частицы окружающего нас воздуха притягиваются к Земле. Но почему же тогда они все не упадут на Землю? (масса всей атмосферы 5000 трлн. тонн) А чем объяснить наличие у Земли атмосферы? Только непрерывным движением молекул: несмотря на свой вес распределение газа в атмосфере происходит под влиянием, с одной стороны силы тяготения, с другой, движением молекул воздуха, разбрасывающего молекулы по всем направлениям. Следы земной атмосферы -1500 км и более: тропосфера -10-16 км (79% массы атмосферы), стратосфера 80-90 км (20% массы), ионосфера (0,5% массы). (слайд 18) Насколько броуновские частицы не покидают планеты с полем силы тяжести зависит от поля силы тяжести. Например, Луна не имеет атмосферу, она не способна удержать частицы, мала сила тяжести (ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле 1,63 м/с2, на Марсе -3,76 м/с2), молекулы покидают спутник, планету, и т. д., любой космический объект. Если температура не нулевая, то скорость молекул достаточно большая и удержать молекулы способен не всякий космический объект (t=0 скорость молекул азота 500 м/с, водорода - 1800 м/с, молекул кислорода - 450 м/с, углекислый газ - 400 м/с). (слайд 19) Оказывается, явления которые мы с вами рассматривали как явления, подчиняющиеся МКТ, являются еще и явлениями, которые подтверждают второе начало термодинамики о направленности природных процессов (в одном направлении).
Итак, мы с вами, ребята, в ходе нашей работы перешли от основных положений МКТ на новый уровень - второму началу термодинамики.
Действие второго начала термодинамики проявляется в системе с конечным, но очень большим количеством частиц. С другой стороны, если эта система огромна как наша Вселенная, то в отведенной области могут протекать процессы обратно направленные по отношению к наиболее вероятному состоянию и результатом можно назвать как пример возникновение жизни. (Второй закон термодинамики с одной стороны в системе с большим количеством частиц идет в направлении наиболее вероятном, но если выделить маленькую область, то в ней может существовать обратный процесс, т.е.).
Итак, самопроизвольные процессы ведут систему к наиболее вероятному состоянию - к возрастанию энтропии. В большом космическом объеме, в локализованной области может существовать процесс, направленность которого определяется наименее вероятностным состоянием. Это возникновение жизни на Земле, это процесс, обратный второму началу термодинамики. Возникновение флуктуации, т.е. отклонение от равновесных, наиболее вероятных значений, человек существует вопреки второму началу, к хаосу и беспорядку. Человек создает порядок, пока живет. (слайд 20) Ребята, результатом нашей работы является построение "модели мира"
(слайд 21)
Рефлексия учебной деятельности: составим синквейн, взяв за ключевое слово физическое явление - диффузия
(слайд 22) Вывод по уроку:
Насколько многопланова, многосторонне природа и мы ее можем рассматривать как медаль с одной и другой стороны.
Ребята, что вы сегодня узнали нового? Что вас удивило, может быть поразило? Посмотрите, какой интересный невероятный проход мы сегодня совершили от природных явлений через компьютерные модели к законам физики, получив неожиданные следствия: переход от диффузии и броуновского движения ко второму началу термодинамики, о направленности процессов.
Ребята, оценка о проделанной работе отражена в электронном журнале (обратите внимание на интерактивную доску).
Спасибо за работу!
Домашнее задание: составить синквейн - "броуновское движение".
ПРИЛОЖЕНИЕ
Отчет по исследовательской работе Физика 10 класс
Ученики:1.
2.
3.
4.Выбор направления:Броуновское движениеДата:> Оценка:> Цель: Исследовать интенсивность, характер броуновского движения в зависимости от изменения температуры, массы частицы, плотности среды.
Теоретическое обоснование эксперимента: На основе каких теоретических положений строится эксперимент? Назвать основные положения данной теории.
Вывод:
Отчет по исследовательской работе Физика 10 класс
Ученики:1.
2.
3.
4.Выбор направления:ДиффузияДата:> Оценка:> Цель: Исследовать интенсивность, характер диффузии в зависимости от изменения температуры, массы частиц.
Теоретическое обоснование эксперимента: На основе каких теоретических положений строится эксперимент? Назвать основные положения данной теории.
Вывод:
Отчет по исследовательской работе Физика 10 класс
Ученики:1.
2.
3.
4.Выбор направления:Диффузия в поле силы тяжестиДата:> Оценка:> Цель: Исследовать интенсивность, характер диффузии в поле силы тяжести в зависимости от изменения температуры, массы частиц, силы тяжести.
Теоретическое обоснование эксперимента: На основе каких теоретических положений строится эксперимент? Назвать основные положения данной теории.
Вывод:
Автор
school_60_27
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1 012
Размер файла
11 781 Кб
Теги
урок, конкурс, броуновское
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа