При дедуктивном изучении газовых законов можно ввести понятие температуры и по следующей схеме: температура как параметр состояния макроскопической системы - температура - мера средней кинетической энергии молекул (по определению после рассмотрения основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов) - абсолютная температура. Таким образом, раздел «Молекулярная физика» можно построить по-разному в зависимости от принятых исходных позиций: (метода изучения газовых законов и введения понятия абсолютной температуры). В соответствии с программами общеобразовательной школы раздел «Молекулярная физика» включает обычно две крупные темы: «Основы молекулярно-кинетической теории» и «Основы термодинамики», т. е. изучение материала начинают с основных положений молекулярно-кинетической теории и их опытного обоснования. Это вполне оправдано, так как глубокое понимание термодинамики возможно лишь после изучения механизма, лежащего в основе того или иного процесса. Кроме того, изучение основных положений молекулярно-кинетической теории сразу же позволяет установить связь рассматриваемого материала с тем, что уже известно учащимся из базового курса физики и из курса химии. Вопросы молекулярно-кинетической теории изучают здесь более глубоко, особое внимание уделяют опытным обоснованиям молекулярно-кинетической теории: рассматривают броуновское движение, достаточно детально изучают характеристики молекул, методы их теоретического и экспериментального определения, при объяснении взаимодействия между молекулами проводят анализ графика сил взаимодействия. Затем изучают основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа, понятие температуры, уравнение Менделеева - Клапейрона и изопроцессы. Знания, полученные школьниками при изучении этого материала, используют для объяснения свойств паров, жидкостей и твердых тел. При изучении основ термодинамики повторяют и углубляют понятия, изученные учащимися в базовой школе: внутренняя энергия, способы изменения внутренней энергии, количество теплоты и работа как меры изменения внутренней энергии, обсуждают зависимость внутренней энергии от параметров состояния системы. Затем изучают первый закон термодинамики, дают понятие о втором законе термодинамики (невозможности полного превращения внутренней энергии в работу). Рассмотрение важного вопроса темы - принципов действия тепловых двигателей - позволяет показать применение законов термодинамики в конкретных технических устройствах и тем самым ознакомить школьников с физическими основами теплоэнергетики. Статистический и термодинамический методы изучения тепловых явлений Сущность статистического метода изучения явлений соответствует положению диалектического материализма о соотношении необходимого и случайного. Движение каждой молекулы тела или системы подчиняется законам классической механики, однако ее поведение в каждый момент времени случайно, оно зависит от множества причин, которые невозможно учесть. Например, скорость, энергия, импульс каждой молекулы зависят от столкновений ее с другими молекулами, и предсказать значения этих величин в каждый момент времени невозможно. С другой стороны, поведение всей совокупности частиц починяется определенным закономерностям, которые называют статистическими и которые проявляются при изучении поведения большого числа частиц. Например, если скорость каждой молекулы в данный момент времени - величина случайная, то большинство молекул имеет скорость, которая близка к некоторому определенному при данных условиях значению, называемому наиболее вероятным Математическую основу статистической физики составляет теория вероятностей, важными понятиями которой являются: случайное событие, вероятность, статистическое распределение, среднее значение случайной величины. Под случайным понимают событие, которое может наступить, а может не наступить в данных условиях. Случайное событие характеризуется следующими признаками: а) невозможностью однозначного предсказания случайного события; б) наличием большого числа причин, обусловливающих случайное событие; в) предсказуемостью хода процесса в массовом коллективе случайных событий; г) вероятностью события как математического выражения возможности предсказания процесса. Эти признаки можно рассмотреть на примере совокупности большого числа молекул. В частности, невозможно однозначно предсказать движение каждой отдельной молекулы, так как оно зависит от поведения множества других молекул. Это можно сделать лишь с определенной вероятностью. Вероятность - это числовая характеристика возможности появления события в тех или иных условиях. Чем больше вероятность», тем чаще происходит данное событие. Если N - число всех проведенных испытаний,  - число испытаний, в которых происходит данное событие, то вероятность этого события вычисляют по формуле: 
Достарыңызбен бөлісу: |
