Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Jaki jest związek pomiędzy temperaturą w skali Kelvina a średnią energią ruchu cząsteczek gazu doskonałego i jego energią wewnętrzną?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony

Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
VI. Termodynamika. Uczeń:
11) opisuje związek pomiędzy temperaturą w skali Kelvina a średnią energią ruchu cząsteczek i jego energią wewnętrzną gazu doskonałego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. wyjaśnia podstawowe założenia teorii kinetyczno‑molekularnej gazu doskonałego.

2. definiuje średnią energię kinetyczną i średni kwadrat prędkości cząsteczek gazu jednoatomowego,

3. wyjaśnia związek temperatury ze średnią energią kinetyczną cząsteczek,

4. wykorzystuje związek między średnią energią kinetyczną i temperaturą do obliczenia średniej energii kinetycznej i prędkości średniej kwadratowej cząsteczek gazu.

5. wyjaśnia związek temperatury z energią wewnętrzną gazu doskonałego.

6. stosuje związek między energią wewnętrzną i temperaturą do obliczenia energii wewnętrznej gazu.

7. uzasadnia pogląd, że energia wewnętrzna gazu doskonałego zależy tylko od temperatury i liczby moli.

8. wyjaśnia różnice w opisie gazów jedno, dwu i trzy‑atomowych.

Strategie nauczania:

Strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów).

Metody nauczania:

- wykład informacyjny,
- pokaz multimedialny,
- analiza pomysłów.

Formy zajęć:

- praca w grupach,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

Komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia.

Materiały pomocnicze:

e‑materiały:
- „Równanie stanu gazu doskonałego”.
- „Teoria kinetyczno‑molekularna gazu doskonałego”.
- „Definicja gazu doskonałego”.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

- Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.
- Odwołanie do wiedzy uczniów o modelu gazu doskonałego jednoatomowego.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel uzasadnia, dlaczego suma energii kinetycznych ruchu postępowego wszystkich cząsteczek gazu pozostaje stała i wprowadza pojęcie średniego kwadratu prędkości. Następnie podaje związek średniej energii kinetycznej oraz średniego kwadratu prędkości z temperaturą. Uczniowie dyskutują, czy te wielkości zależą od rodzaju gazu. Nauczyciel ukierunkowuje dyskusję tak, by uczniowie samodzielnie wychwycili różnicę między energią ruchu postępowego cząsteczek gazu i energią wewnętrzną gazu. Podaje przykładu gazów dwuatomowych i trójatomowych. Nauczyciel wprowadza pojęcie całkowitej energii wewnętrznej i tłumaczy w jaki sposób struktura wewnętrzna cząsteczek wpływa na energię wewnętrzną gazu.
Uczniowie w grupach 3‑4 osobowych rozwiązują zadania 2 i 4. Następnie cała klasa ogląda wspólnie film‑samouczek dyskutując różnice między opisem gazu jedno- i dwuatomowego. Uczniowie rozwiązują zadania 5‑7, które są związane z filmem.

Faza podsumowująca:

Uczniowie dyskutują wyniki rozwiązanych zadań. Gdy wystarczy czasu, nauczyciel i uczniowie oceniają stopień przyswojonej wiedzy. W tym celu, przed lekcją, nauczyciel może przygotować karteczki z pytaniami nawiązującymi do celów operacyjnych. Każda z grup uczniów losuje jedno pytanie i wspólnie przygotowuje krótką wypowiedź na zadany temat. Niepoprawne lub niepełne wypowiedzi są na bieżąco korygowane lub uzupełniane przez nauczyciela, bądź chętnych uczniów z innych grup.

Praca domowa:

W celu powtórzenia i utrwalenia materiału uczniowie rozwiązują zadania, których nie udało się rozwiązań podczas zajęć.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium bazowe można wykorzystać na lekcji i połączyć z wykonaniem zadań 5‑7 oraz przedyskutowaniem wyników. Może też być wykorzystane przez uczniów po lekcji do powtórzenia i utrwalenia materiału.