Агрегатные состояния вещества. (Программа элективного курса)

Королёва Валентина Васильевна, учитель физики

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики

Целью курса является расширение программного материала по теме: “Агрегатные состояния вещества” и совершенствование практических навыков и умений по решению задач и проведения физического эксперимента.

Структура деятельности учащихся вытекает из требований к уровню подготовки:

1.1. Собирать установки для эксперимента по описанию, рисунку или схеме и проводить наблюдения изучаемых явлений.

1.2. Представлять результаты наблюдений и измерений в виде таблиц и графиков, выявлять эмпирические закономерности.

• Зависимость давления от температуры для реальных газов.
• Зависимость агрегатных состояний от параметров (скорость, энергия, взаимодействие молекул).
• Зависимость температуры кипения от давления.
• Определять относительную влажность с помощью психрометра и конденсационного гигрометра.
• Определять коэффициент поверхностного натяжения для жидкостей.
• Выращивать кристаллы.

1.3. Объяснять результаты наблюдений и экспериментов.

• Образование дефектов в кристаллах.
• Образование менисков при смачивании и несмачивании.
• Изменение внутренней энергии при испарении и конденсации.

2.1. Давать определения физических понятий и величин.

• Испарение, конденсация, кристаллизация, плавление.
• Температура кипения, плавления.
• Парциальное давление, относительная влажность.
• Коэффициент поверхностного натяжения.
• Модуль Юнга.

2. 2. Знать физический смысл всех употребляемых величин.

3.1. Выделять главную мысль в изучаемом и уметь развивать её, используя дополнительную литературу.

3. 2. Приводить примеры практического использования изучаемого материала.

3. 3. Делать выводы по проведённым экспериментам, оформлять в виде таблиц и графиков.

3. 4. Определять относительную погрешность определяемых величин.

Элективный курс предусматривает прохождение материала в виде лекций, семинаров, практических и исследовательских занятий.

На практических занятиях при выполнении самостоятельных работ учащиеся смогут приобрести умения и навыки планирования физического эксперимента в соответствии с поставленной задачей, научиться выбирать оптимальный метод измерений, выполнять эксперимент и обрабатывать его результаты. Выполнение практических и экспериментальных заданий позволит учащимся применить приобретённые навыки в нестандартной обстановке, стать компетентным во многих практических вопросах.

Работы физического практикума посвящены совершенствованию практических умений и развитию творческого подхода к делу. Экспериментальные работы выполняются настолько самостоятельно, насколько желают и смогут ученики. С результатами исследований можно выступить перед одноклассниками или на заседании НОУ.

На лабораторных занятиях школьники научатся уверенно и безопасно использовать разнообразные физические приборы, приобретут практические умения, грамотно использовать их в бытовой практике, измерять влажность воздуха, кровяное давление, опыт практической работы с приборами окажет помощь ученику в обоснованном выборе будущей профессии.

Семинарские занятия способствуют развитию способностей самостоятельного приобретения знаний, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по обсуждаемому вопросу, выслушивать мнение товарищей и конструктивно обсуждать их.

В ходе курса планируется проводить обучающие и контрольные тесты, которые позволят закрепить и проконтролировать полученные знания, хорошо подготовиться к итоговому тестированию.

Оценка знаний и умений обучающихся проводится с учётом результатов выполненных практических и исследовательских работ, участия в конференциях, семинарских занятиях и защиты своих творческих работ.

• смысл понятий: реальные газы, фазовый переход, диффузия, агрегатные состояния вещества, тройная точка, насыщенный и ненасыщенный пар, точка росы, поверхностная энергия, поверхностное натяжение, смачивание и несмачивание, анизотропия, монокристаллы и поликристаллы, полиморфизм, деформация и напряжение, запас прочности, диаграмма состояний;
• смысл физических величин: длина свободного пробега молекул, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования, температура кипения и плавления, парциальное давление, давление насыщенного пара, коэффициент поверхностного натяжения, модуль Юнга;

• описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов, броуновское движение, плавление и кристаллизацию, испарение и конденсацию, диаграмму состояний вещества, зависимость температуры кипения воды от давления, свойства поверхностного слоя жидкости, смачивание и несмачивание, механические свойства твёрдых тел;
• приводить примеры опытов, иллюстрирующих, что наблюдения и эксперимент служат основой для выдвижения гипотез и построения научных теорий; эксперимент позволяет проверить истинность теоретических выводов; физическая теория даёт возможность объяснять явления природы и научные факты; физическая теория позволяет предсказывать ещё неизвестные явления и их особенности; при объяснении природных явлений используются физические модели; один и тот же природный объект или явление можно исследовать на основе использования разных моделей; законы физики и физические теории имеют свои определённые границы применимости;
• применять полученные знания для решения задач;
• определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле;
• измерять: влажность воздуха, удельную теплоту плавления льда, коэффициент поверхностного натяжения, модуль напряжения;
• приводить примеры практического применения: влажности воздуха, поверхностного натяжения жидкостей, свойств кристаллических тел, жидких кристаллов;
• воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, научно – популярных статьях; использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по физике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета);
• использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:
• обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио – и телекоммуникационной связи;
• анализа и оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды;
• рационального природопользования и защиты окружающей среды;
• определения собственной позиции по отношению к экологическим проблемам и поведению в природной среде.

Учебный план.

Cодержание программы.

1. Введение.

2. Реальные газы. Фазовые превращения. Реальные газы. Уравнение Ван-Дер-Ваальса. Средняя длина свободного пробега. Агрегатные состояния и фазовые переходы.

Свойства жидкостей.

3. Насыщенные, ненасыщенные пары. Зависимость давления плотности насыщенного пара от температуры. Критическая температура. Критические состояния вещества. Диаграмма состояния вещества. Конденсация и испарение. Процессы испарения и конденсации в природе и технике. Получение сжиженного газа, его свойства и применение. Влажность воздуха. Точка росы. Психрометр. Гигрометр. Свойства поверхности жидкостей. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления.

1. Строение кристаллов. Анизотропия кристаллов. Полиморфизм. Монокристаллы. Поликристаллы. Плотная упаковка частиц в кристаллах. Пространственная решётка. Образование кристаллов в природе и получение их в технике. Способы управления механическими свойствами твёрдых тел. Понятие о жидких кристаллах. Кристаллы и жизнь. Аморфные тела. Деформация. Напряжение. Механические свойства твёрдых тел: упругость, прочность, пластичность, хрупкость. Диаграмма растяжения. Создание материалов с необходимыми техническими свойствами.
2. Практикум по решению задач на закон сохранения энергии в примение к тепловым процессам.
3. Итоговый семинар: “Практическое использование газов, жидкостей и твёрдых тел”.

1/1 Вводная лекция. – 1 ч.

1/2 Реальные газы.

2/3 Фазовые превращения.

3/4 Лабораторная работа № 1.

1/5 Испарение и конденсация. Насыщенные и ненасыщенные пары.

2/6 Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры.

3/7 Влажность воздуха.

4/8 Лабораторная работа № 2.

5/9 Получение сжиженных газов, их свойства и применение.

6/10 Поверхностное натяжение жидкости.

7/11 Решение задач.

8/12 Лабораторная работа № 3.

9/13 Лабораторная работа № 4.

10/14 Капиллярные явления.

11/15 Решение задач.

1/17 Кристаллические тела.

2/18 Лабораторная работа № 5.

3/19 Лабораторная работа № 6.

4/20 Лабораторная работа № 7.

5/21 Плавление и кристаллизация. Кристаллы и жизнь.

6/22 Лабораторная работа № 8.

7/23 Лабораторная работа № 9.

8/24 Аморфные тела.

9/25 Жидкие кристаллы.

10/26 Механические свойства твёрдых тел. Создание материалов с необходимыми техническими свойствами.

1 – 7/27 – 33 Решение задач на закон сохранения энергии в применении к тепловым процесса.

1 – 2/34 – 35 Итоговый семинар.

1. Расчёт и измерение давления воздуха.
2. Измерение относительной влажности воздуха.
3. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва.
4. Изучение капиллярных явлений, обусловленных поверхностным натяжением жидкости.
5. Выращивание кристаллов.
6. Определение скорости роста кристаллов.
7. Определение удельной теплоты плавления парафина.
8. Исследование зависимости величины силы упругости от деформации растяжения стали.
9. Определение предела прочности стали на разрыв с помощью гидравлического пресса.

Список литературы.

1. Балаш В. А. Задачи по физике и методы их решения: Пособие для учителей. – 4 – е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1983. – 432 с., ил.
2. Ванеев, Дубицкая, Ярунина. Преподавание физики в 10 классе./ Ванеев, Дубицкая, Ярунина. – М.: Просвещение, 1988.
3. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.:Наука, 1973. – 464 с., ил.
4. Глазунов. Техника в курсе физики средней школы./ Глазунова. – М.: Просвещение, 1977.
5. Зайцева. Задачник – практикум по общей физике./ Зайцева. – М.: Просвещение, 1972.
6. Кабардин, Орлова. Методика факультативных занятий по физике. /Кабардин, Орлова. Глава V,VII. – 125, 227 – 236.
7. Касьянов В. А. Физика. 10 класс: Тетрадь для лабораторных работ/ В. А. Касьянов, В. А. Коровин. – 2 – е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2003. – 48 с.
8. Лонгвинов. Методика ознакомления учащихся с аморфным и кристаллическим строением вещества./ Лонгвинов. – 1971.
9. Методика преподавания физики в средней школе. – Тюмень, 1971.
10. Пинский А. А. Физика 10 класс. М.: Просвещение. – 2003.
11. Практикум по физике в средней школе. Дидакт. Материал. Под. Ред. А. А. Покровского. М.: Просвещение, 1977.
12. Советская энциклопедия. – 1983.
13. Физический энциклопедический словарь.
14. Физический практикум для классов с углубленным изучением физики: 10 – 11 кл./ Ю. И. Дик, О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов и др.; Под ред. Ю. И. Дика, О. Ф. Кабардина. – 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 2002. – 157 с.: ил.

Приложение 1. Практикум по решению задач

Приложение 2. Лабораторная работа