Physics 10: Brownian motion

Aidin Biibosunov

Created: 2024-12-09 Mon 17:40

```org

1. План урока: Идеальный газ

1.1. Цели урока

  • Ознакомить учащихся с основами теории идеального газа.
  • Объяснить хаотическое движение молекул на примере броуновского движения.
  • Рассмотреть понятия средней скорости и средней кинетической энергии молекул.
  • Показать связь между средней кинетической энергией молекул и температурой через постоянную Больцмана.

1.2. Этапы урока

1.2.1. 1. Целеполагание

  • Учитель: Сегодня мы рассмотрим, как ученые подтвердили хаотическое движение молекул, изучим их среднюю скорость и кинетическую энергию. Узнаем, как температура связана с движением молекул.

1.2.2. 2. Мотивация

  • Вопрос к ученикам: Почему капля краски, упавшая в воду, со временем равномерно окрашивает весь объем? Как это связано с движением молекул?
  • Демонстрация: Видео о броуновском движении частиц (например, пыльцы в воде).

1.2.3. 3. Актуализация знаний

  • Повторение:
    • Что такое молекула?
    • Какие свойства газов вы знаете?
    • В чем отличие идеального газа от реального?

1.2.4. 4. Новый материал

  • Понятие идеального газа:
    • Модель, где молекулы двигаются хаотично, без взаимодействия друг с другом.
  • Броуновское движение:
    • Исторический эксперимент Роберта Броуна.
    • Хаотическое движение микроскопических частиц в жидкости как доказательство движения молекул.
  • Средняя скорость молекул:
    • Определение и зависимость от температуры.
    • Формула \( v_{ср} = \sqrt{\frac{8kT}{\pi m}} \).
  • Средняя кинетическая энергия:
    • Формула \( \langle E_k \rangle = \frac{3}{2}kT \), где \( k \) — постоянная Больцмана.
    • Связь между температурой и энергией движения молекул.

1.2.5. 5. Работа под руководством учителя

  • Решение задач с пояснениями:
    1. Найти среднюю кинетическую энергию молекул кислорода при температуре 300 К.
    2. Определить скорость молекул газа при заданных условиях.

1.2.6. 6. Самостоятельная работа

  • Задачи:
    1. Вычислить среднюю кинетическую энергию молекулы азота при температуре 273 К.
    2. Найти среднюю скорость молекулы водорода при температуре 500 К.
  • Подготовить вопросы по пройденной теме.

1.2.7. 7. Обобщение

  • Обсуждение: Что доказал броуновский эксперимент? Как связаны температура и кинетическая энергия молекул?
  • Итоговые выводы:
    • Молекулы газа движутся хаотично, что подтверждается экспериментально.
    • Температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии молекул.

1.2.8. 8. Рефлексия

  • Вопросы для обсуждения:
    1. Что нового вы узнали на уроке?
    2. Какие вопросы у вас остались?
  • Оценка: Как вы оцениваете свою работу на уроке (по шкале от 1 до 5)?

1.3. Домашнее задание

  • Задачи:
    1. Найти среднюю скорость молекул гелия при 300 К.
    2. Рассчитать кинетическую энергию молекулы воздуха при температуре 350 К.
  • Подготовить краткий рассказ о значении постоянной Больцмана.

1.4. Формат PISA

  • Практическая задача: Рассчитать, как изменится средняя кинетическая энергия молекул воздуха при повышении температуры в комнате с 293 К до 303 К. Объяснить, как это повлияет на скорость их движения.

```