XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГАЗА НА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Президент Республики Казахстан Н. Назарбаев в Послании народу Казахстана «Стратегия «Казахстан-2050» - новый политический курс состоявшегося государства» обозначив приоритеты в сфере образования сказал: -Нам предстоит произвести модернизацию методик преподавания и активно развивать он-лайн-системы образования, создавая региональные школьные центры.Мы должны интенсивно внедрять инновационные методы, решения и инструменты в отечественную систему образования, включая дистанционное обучение и обучение в режиме он-лайн, доступные для всех желающих [1].
Для реализации поставленных задач кафедра «Теория и методика преподавания физики» ЮКГУ им. Ауэзова МОН РК с 2013 года внедрила в учебный процесс дисциплины «Информационные технологии в образовании», «Информационные технологии в преподавании физики», «Методика использования электронных учебников» программы которых предусматривает освоение и использование современных информационных технологии в преподавании физики. Созданы новые компьютерные модели, обучающие программы, базы данных и методика их использования в преподавании физики в школах, колледжах, лицеях и ВУЗ [2-13].
Одной из трудных задач внедрения этих результатов в учреждениях образования является недостаточное практическое умение преподавателей школ использования компьютерных моделей физических явлений для организации проведения лабораторных работ. От организации компьютерных лабораторных работ во многом зависит активизация, мотивация и в конечном счете эффективность обучения. Мощным средством обучения физике, по мнению многих отечественных и зарубежных специалистов является продукции компании «Физикон» [14]. Используя этот ресурс, нами разработана модель бланка организации компьютерной лабораторной работы по исследованию работы газа.
Модель бланка организации компьютерной лабораторной работы по исследованию работы газа.
Тема работы: Исследование работы газа на компьютерной модели.
Цель работы: Определение значений работы газа, теплоты и внутренней энергии.
Краткие сведения из теории.
В отличие от твердых и жидких тел газы могут сильно изменять свой объем. При этом совершается механическая работа. Если объем газа изменился на некоторую величину ∆V, то он совершит работу равную, где P - давление газа. При расширении работа газа положительна, при сжатии - отрицательна. В общем случае при переходе из некоторого начального состояния (1) в конечное состояние (2) работа математически выражается формулой
Она численно равна площади под кривой, описывающей процесс на (P,V) диаграмме. Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния в конечное.
Контрольные вопросы для проверки готовности учащихся к выполнению работы.
От каких величин зависит работа газа? Ответы: ......................
Наишите общее выражение работы газа. Ответы: ......................
В каких случаях работа газа будет положительной? Ответы: ......................
В каких случаях работа газа будет отрицательной? Ответы: ......................
а) б)
в) г)
Рис.1.
1. Ознакомительныз задания с компьютерной моделью (Рис.1).(Чтобы реализовать на диаграмме (P,V) различные функциональные зависимости необходимо сначала выбрать конкретную функцию, т.е. отметить: прямая, парабола или экспонента. Затем подвести курсор к точке пересечения давления и объема. При этом курсор превращается в руку человека и двигая ею выбрать необходимые параметры).
1.1. Реализуйте прямую зависимость P(V) на компьютерной модели, как на рис.1а. Ответы: 1.2. Реализуйте прямую зависимость P(V) на компьютерной модели, когда с расширением газа его давление возрастает. Ответы: ...............
1.3. Реализуйте зависимость P(V) на компьютерной модели, как на рис.1б. Ответы: ...............
1.4. Реализуйте параболическую зависимость P(V) на компьютерной модели, как на рис.1в. Ответы: ...............
1.5. Реализуйте параболическую зависимость P(V) на компьютерной модели, когда с расширением газа его давление возрастает. Ответы: ...............
1.6. Реализуйте экспоненциальную зависимость P(V) на компьютерной модели, как на рис.1г. Ответы: ...............
1.7. Реализуйте параболическую зависимость P(V) на компьютерной модели, когда с расширением газа его конечное давление равно начальному . Ответы: ...............
2. Задачи с последующей компьютерной проверкой.
2.1. Газ при постоянном давлении P=100 кПа расширяется от V1=10 дм3 до V2=40 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.2. Газ при постоянном давлении P=100 кПа расширяется от V1=10 дм3 до V2=50 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.3. Газ, находящийся при давлении P=100 кПа расширяется равномерно по нисподающей прямой от V1=10 дм3 до V2=40 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.4. Газ, находящийся при постоянном давлении P=100 кПа расширяется равномерно по нисподающей прямой от V1=10 дм3 до V2=50 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии.
Ответы: ...............
2.5. Газ, находящийся при давлении P=100 кПа расширяется по ниспадающей параболе от V1=10 дм3 до V2=40 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.6. Газ, находящийся при давлении P=100 кПа расширяется по ниспадающей параболе от V1=10 дм3 до V2=50 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.7. Газ, находящийся при давлении P=100 кПа расширяется экспоненциально от V1=10 дм3 до V2=40 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
2.8. Газ находящийся при давлении P=100 кПа расширяется экспоненциально от V1=10 дм3 до V2=50 дм3. Определите начальную и конечную температуры, поглощенное тепло, работу газа и изменение внутренней энергии. Ответы: ...............
3. Экспериментальные задания
3.1. Газ, при постоянном давлении P=2 105 Па вследствие охлаждения изменил свой объем от V1=30 дм3 до V2=10 дм3. Проверить выполнение закона Гей-Люссака. Какую работу произвел газ? Ответы: ...............
3.2. Газ, при постоянном давлении P=2 105 Па вследствие охлаждения изменил свой объем от V1=40 дм3 до V2=20 дм3. Проверить выполнение закона Гей-Люссака. Какую работу произвел газ? Ответы: ...............
3.3. Газ, при постоянном давлении P=2 105 Па вследствие охлаждения изменил свой объем от V1=30 дм3 до V2=10 дм3. Проверить выполнение закона Гей-Люссака. Какую работу произвел газ? Ответы: ...............
3.4. Газ находящийся при давлении P=2 105 Па вследствие охлаждения изменил свой объем равномерно уменьшаясь по нисподающей прямой от V1=40 дм3 до V2=20 дм3. Какую работу произвел газ? Ответы: ...............
3.5. Газ находящийся при давлении P=100 кПа вследствие нагревания изменил свой объем равномерно восходящей прямой от V1=10 дм3 до V2=30 дм3. Какую работу произвел газ?
Ответы: ...............
3.6. Газ находящийся при давлении P=100 кПа вследствие нагревания изменил свой объем от V1=20 дм3 до V2=40 дм3 по параболе, при котором конечное давление осталось прежним . Какую работу произвел газ? Ответы: ...............
4. Исследовательские задания.
4.1. Газ находящийся при давлении P1=100 кПа расширяет свой объем V1=10 дм3 до V2=50 дм3. При какой зависимости (P=const, ниспадающая прямая, парабола или экспонента) работа газа будет максимальной? Проверит выполнение закона Гей-Люссака.
Ответы: ...............
4.2. Газ находящийся при давлении P1=100 кПа расширяет свой объем V1=10 дм3 до V2=50 дм3. При какой зависимости (P=const, ниспадающая прямая, парабола или экспонента) работа газа будет максимальной? Проверит выполнение закона Гей-Люссака.
Ответы: ...............
4.3. Газ при давлении P1=100 кПа избарически расширяет свой объем V1=10 дм3 до V2=50 дм3. Определить работу газа? Проверит выполнение закона Гей-Люссака. Ответы сравнить с результатами 4.1 и 4.2 : Вывод ...............
4.4. По результатам заданий 2.1-2.6 произвести проверку выполнения первого начала термодинамики. Ответы: ...............
4.5. По результатам заданий 3.1-3.6 произвести проверку выполнения первого начала термодинамики. Ответы: ...............
5. Творческие задания.
В рамках данного задания ученику предлагается самостоятельно составить задания с учетом возможности компьютерной модели.
|
Количество выполненных заданий |
Количество ошибок |
Оценка |
Примечание. Задания даны с избытком. Обучающемуся необязательно всех их выполнять. Преподаватель может их выбрать и подобрать ученику с учетом его возможности или предложить другие подобные задания. В заданиях предусматривающих задачи с последующей компьютерной проверкой ученик письменно решает задачи с предоставлением хода решения и полученного ответа вместе с бланком. В конце урока ученик должен заполнить бланк, сдать преподавателю или отправить по электронной почте своему преподавателю. Предлагаемая модель бланка апробирована в ряде школ г. Шымкент ОКО РК: Назарбаев интеллектуальная школа физико-математического направления, областная школа «Дарын» для одаренных детей.
Литература
1. Назарбаев Н.A. «Стратегия «Казахстан-2050»-новый политический курс состоявшегося государства». Послание народу Казахстана. Астана. www.bnews.kz. 14 декабря 2012г.
2. Кабылбеков К.А., Байжанова А. Использование мультимедийных возможностей компьютерных систем для расширения демонстрационных ресурсов некоторых физических явлений. Труды Всероссийской научно-практ. конференции с международным. участием. Томск 2011, С 210-215.
3. Кабылбеков К.А., Саидахметов П.А., Арысбаева А.С Оқушылардың өз бетінше атқаратын компьютерлік зерханалық жұмыс бланкісінің үлгісі. Известия НАН РК, серия физ.мат., Алматы, 2013, №6, С 82-89.
4. Кабылбеков К.А., Саидахметов П.А., Байдуллаева Л.Е. Абдураимов Фотоэффект, комптонэффекті заңдылықтарын оқытуда компьютерлік үлгілерді қолданудың әдістемесі, компьютерлік зертханалық жұмыс атқаруға арналған бланкі үлгілері. Известия НАН РК, серия физ.мат., Алматы, 2013. №6, С 114-121.
5. Кабылбеков К.А., Саидахметов П.А.,.Турганова, Т.К., Нуруллаев М.А., Байдуллаева Л.Е. Жинағыш және шашыратқыш линзаларды үлгілеу тақырыбына сабақ өткізу үлгісі
Известия НАН РК, серия физ-мат.№2, Алматы, 2014, С 286—294.
6. Кабылбеков К.А., Аширбаев Х. А., Саидахметов П. А, Рүстемова Қ. Ж., Байдуллаева Л. Е. Жарықтың дифракциясын зерттеуді ұйымдастыруға арналған компьютерлік зертханалық жұмыстың бланкі үлгісі Изв. НАН РК, серия физ-мат, №1(299), Алматы, 2015, С 71-77.
7. Кабылбеков К.А., Аширбаев Х. А., Такибаева Г.А., Сапарбаева, Э.М.,Байдуллаева Л. Е.,
Адинеева Ш.И. Зарядталған бөлшектердің магнит өрісінде қозғалысын және масс-спектрометр жұмысын зерттеуді ұйымдастыруға арналған компьютерлік зертханалық жұмыстың бланкі үлгісі. Изв. НАН РК, серия физ.-мат, №1(299), Алматы, 2015, С 80-87.
8. Кабылбеков К.А., Аширбаев Х. А, Саидахметов, П А., Байгулова З.А.,Байдуллаева Л.Е.Ньютон сақиналарын зерттеуді ұйымдастыруға арналған компьютерлік зертханалық жұмыстың бланкі үлгісі. Изв. НАН РК, серия физ.-мат, № 1(299), Алматы, 2015, С14-20.
9. Кабылбеков К.А.,Аширбаев Х.А., Сабалахова А.П., Джумагалиева А.И.Жарықтың интерференция құбылысын зерттеуді ұйымдастыруға арналған компьютерлік зертханалық жұмыстың бланкі үлгісі. Изв. НАН РК, серия физ.мат., № 3 (301), Алматы, 2015, С 131-136..
10. Кабылбеков К.А.,Аширбаев Х.А., Сабалахова А.П., Джумагалиева А.И. Допплер эффектісін зерттеуге арналған компьютерлік жұмысты ұйымдастырудың бланкі үлгісі. Изв. НАН РК, серия физ-мат., № 3 (301) Алматы, 2015, С 155-160.
11. Кабылбеков К.А. Физикадан компьютерлік зертханалық жұмыстарды ұйымдастыру. Оқу құралы. Шымкент қ., 2015, 77 стр
12. Кабылбеков К.А. АширбаевХ.А.,Арысбаева А.С.,Джумагалиева А.М. Модель бланка организации компьютерной лабораторной работы при исследовании физических явлений. Современные наукоемкие технологии, №4, Москва, 2015, С 40-43.
13. Кабылбеков К.А. Модель бланка организации компьютерной лабораторной работы.по исследованию работы селектора скорости. Современные наукоемкие технологии, №6,Москва,2015, С-19-21.
14. CD диск компании ОАО «Физикон». «Открытая физика 1.1».2001.