Обучение (стр. 9 из 20)
Тепловое равновесие. Нулевой закон (начало) термодинамики
(2 ч)
Классификации систем макроскопических тел. Обратимые и необратимые процессы. Равновесные и неравновесные состояния системы. Температура — функция состояния. Тепловое равновесие. Нулевое начало (закон) термодинамики.
Исследование
Наблюдение процесса установления термодинамического равновесия. Оборудование: калориметр, термометр, небольшой сосуд с теплой водой.
Закон сохранения энергии — основа термодинамического метода
(2 ч)
Модели в термодинамике. Открытие закона сохранения энергии Гельмгольцем, Джоулем и Майером. Уравнение теплового баланса.
Исследование
Построение графика зависимости температуры воды от времени при ее нагревании электрическим нагревателем известной мощности. Оценка удельной теплоемкос-
5253
ти воды. Оборудование: измерительный цилиндр с водой, калориметр, термометр, часы, источник тока, электрический нагреватель (спираль).
Первый закон (начало) термодинамики
(6 ч)
Внутренняя энергия — функция состояния системы. Способы изменения внутренней энергии. Работа в термодинамике. Первый закон термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изотермическому, изохорному, изобарному, адиабатному процессам.
Исследования
1. Построение графика зависимости давления газа от
объема в квазистатическом процессе и измерение рабо
ты газа. Оборудование: лабораторный прибор для изу
чения газовых законов, состоящий из цилиндра с порш
нем и манометра, барометр.
2. Сравнение изотермического и адиабатного сжатий
газа. Оборудование: прибор для исследования газовых
законов.
Проблема теплоемкости
(4 ч)
Молярная теплоемкость. Теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении. Теорема Майера. Классический закон равнораспределения энергии по степеням свободы и границы его применимости. Закон Дюлонга — Пти.
Исследования
1. Измерение удельной теплоты плавления льда.
Оборудование: калориметр, термометр, цилиндр из
мерительный, сосуд с теплой водой, сосуд с тающим
льдом.
2. Экспериментальная проверка закона Дюлонга —
Пти. Оборудование: калориметр, термометр, тела из
алюминия, стали, меди, сосуд с горячей водой (один на
класс).
Исследование (домашнее)
Измерение удельной теплоемкости зерен кофе. Оборудование: кофемолка, кофе в зернах, весы, часы.
Второй закон (начало) термодинамики
(4 ч)
Особенности внутренней энергии. Свободная энергия. Поверхностное натяжение и свободная энергия. Статистическая интерпретация второго закона термодинамики.
Исследования
1. Оценка свободной энергии поверхностного слоя
жидкости. Оборудование: весы, гири, проволока П-об-
разная, чашка с песком, сосуд с водой.
2. Изучение самопроизвольного перехода из упорядо
ченного состояния к беспорядочному. Оборудование:
коробок со спичками.
3. Изучение самопроизвольного перехода из упорядо
ченного состояния к беспорядочному. Оборудование:
пробирка, 10 шариков.
Третий закон (начало) термодинамики. Второй закон термодинамики и тепловая смерть Вселенной
(4 ч)
Применение второго начала для анализа некоторых термодинамических процессов. Энтропия — мера неупорядоченности системы. Механизмы понижения энтропии.
Исследование
Оценка изменения энтропии при изотермическом сжатии. Оборудование: сосуд со льдом, термометр, часы.
5455
Тепловые машины(4 ч)
Тепловые машины: тепловой двигатель, холодильные установки, тепловой насос. Тепловой двигатель и второе начало термодинамики. КПД теплового двигателя. Формула Карно. Проблемы энергетики и охрана окружающей среды.
Исследование (домашнее)
Измерение холодильного коэффициента бытового холодильника. Оборудование: холодильник компрессионный, полиэтиленовые мешочки, термометр, часы.
Элементы неравновесной термодинамики
(7 ч)
Самоорганизация открытых систем. Периодические процессы в неравновесных системах. Бифуркации и аттракторы. Энтропия и информация. Энтропия, кибернетика и генетика.
Исследование
Наблюдение процесса роста кристаллов из раствора. Оборудование: микроскоп школьный, насыщенные растворы хлорида натрия, хлорида аммония, гипосульфита, предметные стекла, стеклянные палочки.
Литература
1. Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. М.: Знание,
1978.
2. Алексеев Г. Н. Энерго-энтропика. М.: Знание,
1983.
Программа элективного курса «Оптика»
(34 часа)
Авторы: В. А. Алешкевич, Н. С. ПурышеваПояснительная записка
Элективный курс адресован учащимся 11 класса физико-математического, физико-химического, инженерно-технологического и подобных профилей, федеральный компонент базисного учебного плана которых включает 5 часов физики в неделю. Он рассчитан на 34 учебных часа (2 часа в неделю в течение полугодия) и проводится за счет часов школьного компонента учебного плана. Наиболее целесообразно его изучение во втором полугодии 11 класса после того, как знания по оптике сформированы у учащихся в рамках базового курса физики.
Цели курса:
углубление знаний учащихся в области волновой и геометрической оптики, расширение представлений о квантовых свойствах света, знакомство с современными достижениями оптики, оптической техникой и ее применениями.
Основные задачи курса:
дать представления об истории развития учения о свете; о законах геометрической оптики, основных принципах работы оптических систем, формирующих изображение; о волновых свойствах света, их проявлении при распространении света в средах и оптических устройствах; о квантовых свойствах света и их проявлении при излучении и поглощении света;
научить: осуществлять поисковую деятельность при решении теоретических задач: формулировать задачу,
57строить адекватную модель, применять математические методы к ее решению; анализировать полученный результат и границы применимости использованной модели;
выполнять экспериментальные исследования: самостоятельно формулировать задачу, выбирать метод исследования, планировать эксперимент, отбирать приборы для его выполнения, осуществлять эксперимент, анализировать его результаты и погрешности измерений;
работать с доступными средствами информации (печатными и электронными);
готовить сообщения и доклады, оформлять и представлять их с использованием современных технических средств и информационных технологий;
работать в группе при выполнении эксперимента, подготовке докладов и сообщений, разработке проектов, участвовать в дискуссиях;
сформировать представления о значении результатов исследований и новейших достижений в оптике для научно-технического прогресса;
развить способности и интересы учащихся и их учебную мотивацию.
Содержание курса согласовано с государственными стандартами общего среднего образования и примерными программами по физике для профильного уровня. Кроме того, при его определении учитывалось содержание материала по оптике, представленное в различных учебно-методических комплектах, рекомендованных к использованию учащимися, изучающими физику на профильном уровне.
Курс включает введение и три раздела: «Волновая оптика», «Геометрическая оптика» и «Квантовые свойства света». Каждый раздел содержит теоретический и прикладной материал, перечни демонстраций и лабораторных работ. Хотя формально некоторые дидактические единицы, включенные в программу элективного курса, совпадают с дидактическими единицами в программах базовых курсов физики для основной и старшей школы,
содержание материала и логика его изложения существенно отличаются от базовых курсов. Курс завершается проведением обобщающих занятий методологического характера.
При проведении занятий целесообразно использовать различные формы организации учебной деятельности. Теоретический материал излагают на лекциях; на семинарских занятиях обсуждаются теоретические проблемы, заслушиваются и обсуждаются доклады и сообщения учащихся. На практических занятиях учащиеся решают задачи и выполняют экспериментальные исследования. Существенная роль отводится самостоятельной работе учащихся при изучении материала, решении задач и т. п., а также при подготовке докладов и сообщений, написании рефератов.
Основными методами обучения являются частично поисковый и исследовательский. В то же время при изучении теоретического материала используются информационно-иллюстративный метод и проблемное изложение.
В зависимости от оснащения кабинета физики лабораторные работы можно проводить в виде фронтального эксперимента либо физического практикума. Лабораторные работы носят в основном исследовательский характер и выполняются с использованием типового оборудования школьного физического кабинета и компьютерных программно-педагогических средств.