в возможности его познания. В связи с этим большое внимание уделяют
рассмотрению экспериментов, доказывающих существование и движение молекул и
позволяющих вычислить их основные характеристики. Кроме этого,
целесообразно ознакомить учащихся с расчетными методами определения
характеристик молекул.
Положения МКТ:
1. Все вещества состоят из молекул. 2. Эти молекулы хаотично и непрерывно
движутся. 3. Молекулы взаимодействуют между собой.
Правильное объяснение броуновского движения было дано Эйнштейном спустя 80
лет Сухомлинский построил, а Перрен экспериментально подтвердил теорию
броуновского движения. При рассмотрении броуновского движения необходимо
сделать следующие выводы: 1. Движение броуновских частиц вызывается ударами
молекул вещества о стенки сосуда, в котором они взвешены. 2. Броуновское
движение непрерывно и бесконечно. Оно зависит от свойств вещества, в
котором эти частицы взвешены. 3. Движение броуновской частицы позволяет
судить о движении молекулы среды, в котором частицы находятся. 4.
Броуновское движение доказывают существование молнии, их движение которое
носит непрерывный и хаотичный характер этого движения.
Вопрос о взаимодействии молекул школьники уже изучали в 10 классе, знания
поэтому нужно углубить. Необходимо подчеркнуть следующие моменты:
межмолекулярные взаимодействия имеют электромагнитную природу;
межмолекулярные взаимодействие характеризуется силами притяжения и
отталкивания; силы межмолекулярного взаимодействия действуют на расстояниях
не больше 2-3 диаметров молекул. На этом расстоянии заметна лишь сила
притяжения, силы отталкивания практически равны нулю; по мере уменьшения
расстояния между молекулами силы взаимодействия увеличиваются. Сила
отталкивания растет быстрее, чем сила притяжения.
Вводят ряд понятий: Относительной молекулярной (атомной) массой называется
отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода.
[pic]. Количество вещества – это отношение числа молекул, содержащихся в
данном теле к числу атомов, которое содержится в 0,012 кг углерода. [pic],
[pic]. Моль – это количество вещества, содержащее в себе столько
структурных элементов, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода.
Молярная масса – масса 1 моля вещества [pic].
Если найдем связь между количеством вещества, массой вещества и
молекулярной массой, получим: [pic].
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. Существует два определения понятия
идеальный газ: термодинамическое и молекулярно-кинетическое. В
термодинамике под идеальным газом понимают газ, у которого при
изотермическом процессе при постоянной массе, давление обратно
пропорционально его объему. Другое определение: Идеальный газ – это газ
состоящий из большого количества молекул, которые представляют собой
материальные точки, не взаимодействующие друг с другом, на расстоянии, но
взаимодействуют при столкновении по закону абсолютно упругого удара.
Принимая молекулу газа за материальную точку, исходят из того, что
суммарный объем меньше объема сосуда и его можно не учитывать.
Следует отметить, что принятая модель идеального газа работает только
тогда, когда газ находится в равновесном состоянии. Эта модель не применима
при высоких давлениях и низких температурах.
[pic]. Доказательство уравнения можно разбить на 4 этапа: 1. Найдем
импульс, приобретенный стенкой при ударе одной молекулы газа. mo – масса
одной молекулы. Разложим силы на составляющие: [pic], [pic]. 2. Найдем
число молекул, которое возможно дойдут до стенки dC. Число молекул в объеме
– половина - [pic]. 3. Общий импульс, полученный стенками сосуда будет
[pic]. Из механики известно, что импульс силы равен изменению импульса тела
[pic], [pic]. 4. [pic], [pic], [pic], проекции скорости на оси равны, так
как все направления равноправны. [pic], [pic] - средняя квадратичная
скорость. [pic] - основное уравнение МКТ. [pic].
Следующим шагом в изучении этого вопроса – введение понятия температура.
Температура характеризует внутреннее состояние изолированной системы тел,
находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Можно встретить
следующее определение температуры: Температурой называют скалярную
физическую величину, характеризующую интенсивность теплового движения
молекул изолированной системы в условиях термодинамического равновесия
пропорциональную средней кинетической энергии поступательного движения
молекул.
Предельная температура, при которой давление идеального газа становится
равным нулю, при постоянном объеме или объем газа становится равным нулю
при определенном давлении, называется абсолютным нулем температур.
Учитывая, что [pic], [pic], [pic], [pic], то есть температура является
мерой средней кинетической энергии движения молекул.
15. Методика изучения газовых законов.
Газовые законы могут изучаться индуктивно, либо дедуктивно. При индуктивном
подходе газовые законы изучаются как эмпирические, полученные при обобщении
данных эксперимента, а затем выводят уравнения состояния идеального газа.
Закон Бойля-Мариота. Открыт экспериментально. Р. Бойль – 1662г. Э. Мариот –
1667г. При постоянной температуре объем данной массы газа обратно
пропорционально давлению. PV = const – изотермический процесс T = const,
[pic]. Для данной массы газа произведение давления на объем постоянно, если
температура постоянна. По оси у – V, по x – P, графическая зависимость –
изотерма.
Закон Гей-Люсака. Открыт экспериментально в 1802г. При постоянном давлении
объем данной массы газа зависит от температуры по линейному закону. [pic],
процесс – изобарный [pic]. Для данной массы газа отношение объема к
температуре постоянно, если давление газа не меняется. По оси х – t, y – V.
График – изобара.
Предположим, что имеем 1 моль газа. Газ характеризуется параметрами [pic],
Ро=101325 Па, Vom=22.4 л = 22,4 10-3 м3. [pic], [pic] - универсальная
газовая постоянная. R = 8.31 Дж/К.
Предположим, что имеем [pic], [pic] - уравнение Менделеева – Клайперона.
Другой вывод уравнения М-К. Известно, что давление газа описывается
согласно основному уравнению МКТ [pic] (4) [pic] (5) [pic], [pic], [pic]
(6) – это соотношение найдено фр. Физиком Клайпероном в 1834г. Он хотя и
связал все параметры, характеризующие состояние газа, но это уравнение не
удобно для практического применения. Дело в том, что в него, помимо P, V, T
входят не измеряемые на опыте число молекул N. В 1874 г. Менделеев
усовершенствовал эту формулу, ввел в нее массу: [pic], [pic], [pic].
Закон Шарля. 1787г. Шарль установил, что давление данной массы газа при
постоянном объеме зависит от температуры по линейному закону. [pic], [pic]
- термический коэффициент давления газа.
16. Научно методический анализ основных понятий раздела электродинамика
(Электрический заряд, электрическое поле).
Электродинамика – раздел физики посвященный изучении электрических и
магнитных явлений, в которых основную роль играет взаимодействия между
телами, элементарный заряд. Взаимодействие осуществляется через
электромагнитное поле, связанное с этими телами или частицами. Основное
понятие является понятие электрического заряда и электрического поля.
Наличие электрического заряда у тела (частицы) проявляется во
взаимодействии с другими заряженными телами (частицами). Электрический
заряд – свойство частиц материи или тел, характеризующее их взаимосвязь в
собственном электромагнитном поле. Имеется два вида зарядов: положительный
и отрицательный. Количественно определяется по силовому взаимодействию тел,
обладающих электрическим зарядом.
Авторы Шахмаев и др. На вопрос: Что такое электрический заряд? Отвечают:
понятие заряда в какой-то мере сходно с понятием гравитационной массы.
Подобно тому, как для характеристики гравитационного взаимодействия тел и
частиц было введено понятие массы, так и для характеристики взаимодействия
тел (частиц) введено понятие электрического заряда. Введение понятия массы
позволило изучить явления, связанные с гравитационным взаимодействием
частиц и тел, а введение понятия заряда позволяет изучить электромагнитные
взаимодействия. Опытным путем установлено, что электрический заряд обладает
следующими свойствами: 1. Электрические заряды могут быть двух видов:
положительными и отрицательными; 2. Электрический заряд величина
инвариантная, не зависящая от скорости движения зарядов; 3. Электрический
заряд аддитивен, то есть заряд системы тел равен сумме зарядов тел,
входящих в систему; 4. Все электрические заряды кратны заряду электрона; 5.
Суммарный заряд изолированной системы остается постоянным.
Центральное место в разделе электродинамика при изучении электрических
явлений занимает закон сохранения электрического заряда, который
подтверждается наблюдателями. Для демонстрации закона сохранения заряда
используют следующее оборудование: электролиты с шаровыми кондукторами,
пластинки для электризации (эбонит и из органического стекла), разрядник на
изолированной ручке. Из опыта делается вывод: сумма зарядов замкнутой
системы остается постоянной.
Затем изучается закон Кулона. На основе опыта с крутильными весами.
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо
пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату
расстояний между ними.
Два неподвижных точечных заряда находятся в вакууме на расстоянии R друг от
друга и взаимодействуют с силами, направленными по одной прямой,
соединяющей эти заряды, модули этих сил пропорциональны произведению
зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними. [pic], к
– коэффициент пропорциональности. [pic], [pic]- электрическая постоянная.
[pic], [pic].
Необходимо напомнить учащимся, что закон Кулона справедлив для точеных
неподвижных заряженных тел. Если размеры тел и расстояния между ними
соизмеримы, то закон Кулона не применим.
Далее формируют понятие об электрическом поле. Самый простой случай
электромагнитного взаимодействия проявляется при создании поля покоящихся
заряженными телами. В этом случае электромагнитное поле предстает как поле
электростатическое.
На основе опытов: 1) Поднося к электрометру наэлектризованную палочку,
замечаем что стрелка отклоняется еще до того, как палочка коснется
электрометра; 2) Помещаем стрелку из сухого дерева, она займет между шарами
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
