XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

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», «Компьютерное моделирование физических процессов» программы которых предусматривает освоение и использование современных информационных технологии в преподавании физики.

Методика конструрования заданий для компьютерных моделей приведена в брошюре «Методические аспекты преподавания физики с использованиемкомпьютерного курса «Открытая физика» [2]. В качестве примера в ней приведены бланки заданий длы выполнения компьютерной лабораторной работы с использованием компьютерных моде\лях «Движение с постоянным ускорением» и «Упругие и неупругие соударения». Такие же материалы размещены в компакт-диске «Открытая физика 2.5», в сайтах «Открытый колледж» и на страницах сетевого объединения методистов (СОМ) [3,4]. В них даются два вида лабораторныхбланков:

бланк для внесения ответов обучащимиі;

бланк для учителя в котором имеются ответы тестов и заданий дляя удобства их проверки.

Созданы новые компьютерные модели, обучающие программы, базы данных и методика их использования в преподавании физики в школах, колледжах, лицеях и ВУЗ [5-20].

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» [2]. Используя этот ресурс, нами разработана модель бланка организации компьютерной лабораторной работы по исследованию адиабатного прпоцесса.

Тема работы: Исследование адиабатного процесс.

Цель работы: Определение конечных значений давления и объема газа при их адиабатном расширении и сжатии с помощью компьютерного эксперимента.

Класс............. ФИО ученика.................................................

Краткие сведения из теории.

На практике часто встречаются процессы, в котором термодинамическая система протекает без теплообмена с окружающей средой. Такие процессы называются адиабатными, т.е. процессы, протекающие в тепло изолированной системе. В соответствии первым началом термодинамики при адиабатном процессе Q=0 и или , где ∆U- изменение внутренней энергии термодинамической системы. Работа газа совершается за счет изменения внутренней энергии. Для идеального газа изменение внутренней энергии пропорциональна абсолютной температуре Для одного моля идеального газа , здесь молярная теплоемкость одноатомного газа при постоянном объеме. Молярная теплоемкость одноатомного газа при постоянном давлении _. В PV – диаграмме адиабатный процесс описывается в соответствии с выражением _, здесь - показатель адиабаты. У одноатомного газа _.

Работу газа при адиабатном процессе можно выразить через начальной и конечной температурой (Т₁, Т₂) . При адиабатном расширении газа его температура понижается и при адиабатном сжатии его температура повышается.

(Следует подчеркнуть, что при адиабатном расширении или сжатии идеального газа его температура не меняется. Дело в том что изменение внутренней энергии при адиабатном процессе происходит за счет работы сил межмолекулярных сил притяжения и отталкивания. В случае идеального газа, по его определению, межмолекулярные силы отсутствуют или пренебережимо малы).

На практике реализация условий исключающие теплообмен с окружающей средой очень трудно, но возможны к его приближению. Условия проведения адиабатного процесса:

а) система должна находиться в оболочке не пропускающая тепло (сосуд Дьюара, термостат),

ә) процесс должен протекать так быстро, чтобы система не успевала обменяться теплом с окружающей средой (например быстрое накачивание велосипедной камеры воздухом ),

б) процесс должен протекать в большом объеме газа (атмосфера), тогда изменение отдельных параметров газа в малой области (например понижение температурыі) не влияет на протекание процесса.

1-рис.

Контрольные вопросы.

Какой процесс называется адиабатным? Ответ:......................................

Напишите условия протекания адиабатного процесса. Ответ:..........................

Напишите первое начало термодинамики для адиабатного процесса. Ответ:...................

Напишите уравнение адиабатного процесса. Ответ:....................................

Как определяется работа газа при адиабатном процессе? Ответ:..............

Что такое показатель адиабаты? Ответ:.........................................................

Какова молярная теплоемкость идеальногогаза при постоянном объеме? Ответ:...........

Какова молярная теплоемкость идеальногогаза при постоянном давлении? Ответ:........

Как изменяется температура газа при его адиабатном сжатии. Дайте пояснение. Ответ:......................................................

Как изменяется температура газа при его адиабатном расширении. Дайте пояснение. Ответ:......................................................

1. Ознакомительные задания с компьютерной моделью (1-рис)

1.1. Установите температуру Т=50К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.2. Установите температуру Т=100К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.3. Установите температуру Т=150К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.4. Установите температуру Т=200К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.5. Установите температуру Т=250К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.6. Установите температуру Т=300К и напишите показания давления и объема. . Ответ:......................................................

1.7. Газ при Т=50К, Р=10 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры.Ответ:.............................................

1.8. Газ при Т=100К, Р=21 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры. Ответ:..................................

1.9. Газ при Т=150К, Р=31 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры. Ответ:..................................

1.10. Газ при Т=200К, Р=42 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры. Ответ:..................................

1.11. Газ при Т=250К, Р=52 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры. Ответ:..................................

1.12. Газ при Т=300К, Р=62 кПа адиабатно сжимается от V₁=40 дм³до V₂=10 дм³. Напишите конечные значения давления и температуры. Ответ:..................................

2. Экспериментальные задания

2.1. Одинь моль одноатомного идеального газа сжимается адиабатно от V₁=40 дм³до V₂=20 дм³. Начальная температура Т₁=300К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

2.2. Одинь моль одноатомного идеального газа сжимается адиабатно от V₁=40 дм³до V₂=20 дм³. Начальная температура Т₁=200К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

2.3. Одинь моль одноатомного идеального газа сжимается адиабатно от V₁=40 дм³до V₂=20 дм³. Начальная температура Т₁=100К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

2.4. Одинь моль одноатомного идеального газа расширяется адиабатно от V₁=20 дм³до V₂=400 дм³. Начальная температура Т₁=300К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

2.5. Одинь моль одноатомного идеального газа расширяется адиабатно от V₁=20 дм³до V₂=400 дм³. Начальная температура Т₁=200К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

2.6. Одинь моль одноатомного идеального газа расширяется адиабатно от V₁=20 дм³до V₂=400 дм³. Начальная температура Т₁=100К. Реализуйте этот процесс с помощью компьютера. Определите в компьютерном эксперименте разность давления ΔР=Р₂-Р₁. Ответ:..................................

3. Исследовательские задания

3.1. По результатам заданий 2.1.-2.6. определить показатель адиабаты, усреднить и сравнить с результатом вычисления по формуле γ=(i+3)/i. Ответ:....................................

4. Творческие задания.

4.1.Самостоятельно сконструровать несколько заданий подобные заданиям 1,2 и 3 или предложить новые. Реализовать их на компьютерной модели с последующей проверкой результатов.

Задание 1:..................................................................................... Ответ:....................................

Задание 2:..................................................................................... Ответ:....................................

Задание 3:..................................................................................... Ответ:....................................

Количество выполненных заданий	Количество о шибок	Оценка преподавателя

Задания в бланке даны с избытком. Ученику необязательно их всех выполнять. Учитель может с учетом их способности подобрать каждому необходимые или самостоятельно дать другие.

Предложенная модель бланка апробирована в Назарбаев интеллектуальной школе физико-математического направления г.Шымкент, областной школе «Дарын» для одаренных детей и в школе-гимназии им. М.Ауэзова г.Арысь. Большинство учащихся с большой заинтересованностью выполняли все задания.

Литература

[1] Назарбаев Н.A. «Стратегия «Казахстан-2050»-новый политический курс состоявшегося государства». Послание народу Казахстана. Астана. www.bnews.kz. 14 декабря 2012г.

[2] CD диск компании ОАО «Физикон». «Открытая физика 1.1».2001.

[3] Кавтрев А.Ф. http://www.college.ru/metod_phys.html

[4]. Кавтрев А.Ф. «Лабораторные работы к компьютерному курсу «Открытая физика».Равномерное движение. Моделирование неупругих соударений». — Газета «Физика», №20, 2001 — с. 5–8.

[5] Кабылбеков К.А., Байжанова А. Использование мультимедийных возможностей компьютерных систем для расширения демонстрационных ресурсов некоторых физических явлений. Труды Всероссийской научно-практ, конф.с междунар. участием. Томск 2011г., С 210-215.

[6] 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.

[7] 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.

[8] 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.

[9] 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.

[10] 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..

[11] 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.

[12] 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

[13] Кабылбеков К.А.,Аширбаев Х.А., Сабалахова А.П., Джумагалиева А.И. Допплер эффектісін зерттеуге арналған компьютерлік жұмысты ұйымдастырудың бланкі үлгісі. Изв. НАН РК, секния физ-мат., № 3 (301) Алматы, 2015, С 155-160.

[14] Кабылбеков К.А. Физикадан компьютерлік зертханалық жұмыстарды ұйымдастыру. Оқу құралы. Шымкент қ., 2015, 284c.

[15] 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:

[16] Модель бланка организации компьютерной лабораторной работы.по исследованию работы селектора скорости.Современные наукоемкие технологии, №6, Москва, 2015, С19-21.

[17].Кабылбеков К.А.,СаидахметовП. А., Омашова Г.Ш.Серикбаева Г.С. Сүйерқұлова Ж.Н. Еркін механикалық тербелістерді зерттеуге арналған компьютерлік зертханалық жұмысты орындауды ұйымдастырудың бланкі үлгісі. Изв. НАН серия физ. мат №2 2016, С84-91.

[18] Кабылбеков К.А.,СаидахметовП. А., Омашова Г.Ш. Нуруллаев, М.А. Артыгалин Н. Модель бланка организации омпьютерной лабораторной работы по исследованию двигателя совершающего цикл Карно. Изв. НАН серия физ мат №2 2016г. С98-103.

[19] Кабылбеков К.А., Саидахметов П.А.,Аширбаев Х.А., Абдубаева Ф.И., Досканова А.Е., Исследование работы газа на компьютерной модели. Вестник НАН №2 2016, С83-88.

[20] Кабылбеков К.А.,Саидахметов А.А. Омашова Г.Ш.,Суттибаева Д.И. Қозыбақова Г.Н. Изобаралық процесті зерттеуге арналған компьютерлік зертханалық жұмысты ұйымдастырудың бланкі үлгісі. Изв НАН серия физ. мат №2 2016, С92-97.

REFERENCES

[1] Nazarbayev Н.A. "Strategy" Kazakhstan-2050 »- a new political policy of the taken place state». The message to the people of Kazakhstan. Astana. www.bnews.kz. On December, 14th 2012г.

[2] CD a disk of the company of Open Society "Physical icons". «The open physics 1.1".2001.

[3] Kavtrev A.F./www.college.ru/metod_phys.html

[4] Kavtrev A.F. «Laboratory operations to a computer course« Open physics ». The uniform motion. Modelling of inelastic collisions». - the Newspaper of "Physicist", №20, 2001 - Р 5-8.

[5] Kabylbekov K.A., Bajzhanova A. Application of multimedia possibilities of computer systems for expansion of demonstration resources of some physical phenomena. Works All-Russia scientifically-practical conference with the international participation. Tomsk 2011г., Р.210-215.

[6] Kabylbekov K.A., Saidahmetov P. A, Arysbaeva A.S.Мodel of the form of the organisation of self-maintained performance of computer laboratory operation. News NAN RК, series physical-mat., Almaty, 2013, №6, Р82-89.

[7] Kabylbekov K.A., Saidahmetov P. A, Bajdullaeva L.E.Abduraimov. A procedure of use of computer models for photoeffect studying, Compton effect, models of forms of the organisation of performance of computer laboratory operations. News NAN RК, series physical-mat., Almaty, 2013. №6, Р114-121.

[8] abylbekov K.A., Saidahmetov P. A. Тurganоvа T.K, Nurullaev M. A, Bajdullaeva L.E. Model of carrying out of a lesson of modelling of agglomerating and diffusing lenses. News NAN RК, series physical-mat., Almaty, № 2, 2014, Р286-294.

[9] Kabylbekov K.A., Ashirbaev H. A, Saidahmetov P. A, RustemovaT.Ж, Bajdullaeva L. E. Model of the form of the organisation of performance of computer laboratory operation on examination of a diffraction of light. News of NAN RК, series physical-mat., Almaty, № 1(299), 2015, Р71-77.

[10] Kabylbekov K.A., Ashirbaev H. A, Takibaeva G.А, Saparbaeva E. М, Bajdullaeva L. E, Adineeva SH.I. Model of the form of the organisation of computer laboratory operation on examination of a motion of charged particles in a magnetic field. News of NAN RК, series physical-mat., Almaty, № 1 (299), 2015, Р80-87.

[11] Kabylbekov K.A., Ashirbaev . H A, Saidahmetov, ПА, Bajgulova Z.A., Bajdullaeva L.E. Model of the form of the organisations of computer laboratory operation on examination of Newton's fringes. News NAN RК, series physical-mat/, Almaty, № 1 (299), 2015, Р14-20.

[12] Kabylbekov K.A., Ashirbaev H.A., Sabalahova A.P., Dzhumagalieva A.I. Model of the form of the organisation of computer laboratory operation on examination of the phenomenon of an interference of light. News of NAN RК, series physical-mat., № 3 (301), Almaty, 2015, Р131-136

[13] Kabylbekov K.A., Ashirbaev H.A., Sabalahova A.P., Dzhumagalieva A.I. Model of the form of the organisation computer laboratory operations on examination Doppler-effect. News NAN RК, series physical-mat., № 3 (301) Almaty, 2015, Р155-160.

[14] Kabylbekov K.A.Оrganisation of computer laboratory work on the physicist. Shymkent. 2015, 284 p.

[15]Kabylbekov K.A., Ashirbaev H.A., Arysbaeva A.S., Dzhumagalieva A.I. Models oftheform of the organisatioof computer laboratory operations at e[amination of thephysical phenomena. Modern high technologies. №4, Moscow, 2015. P40-43.

[16]Kabylbekov K.A., Models of the form of theorganisatioof computer laboratory work on research of the selector of speds. Modern high technologies. №6, Moscow, 2015, P19-21.

[17]Kabylbekov K.A., Saidahmetov П А, Omashova G.SH, Serikbaeva G.S., Sujerkulova ZН. N. News NAN RК, series physical-mat., № 2, 2016, Р84-91.

[18]Kabylbekov К.А., Omashova G.SH., Saidahmetov P.A., Nurullaev M. A., Artygalin N.A. Models of the form of theorganisatioof computer laboratory operation on examination of the Carnot cycle. News NAN RК, series physical-mat., № 2, 2016, Р98-103.

[19] Kabylbekov K.A., Saidahmetov П А, Ashirbaev . H A, Abdubaeva PH.I, Doskanova A.E.

Examination of operation gaz on computer model. The bulletin of NAN РК№2 2016г. P83-88.

[20]Kabylbekov K.A., Saidahmetov П А, Omashova G.SH, Suttibaeva D.I., Kozybakova G. N.

Model of the form of the organization of computer laboratory operation of isobaric process. News NAN RК, series physical-mat., № 2, 2016, Р92-97.

Код для цитирования: Скопировать