گروه آموزشی شیمی استان کرمانشاه

مشخصات طرح درس

نام كتاب : شيمي براي زندگي  نام درس : قوانين بويل و شارل   پايه : اول  كلاس : 101

نام معلم : فرشاد شيدايي  نام مدرسه : .........................   تاريخ : .................   زمان : 90 دقيقه

اهداف

 درس

كلي

آشنايي دانش آموزان با قوانين بويل و شارل در مورد گازها

جزئي

1-  با تعريف قانون بويل  آشنا شود.

2-  با تعريف قانون شارل  آشنا شود.

3-  رابطه رياضي قانون بويل را در حد كتاب بداند.

4-  رابطه رياضي قانون شارل را در حد كتاب بداند.

5-  رابطه فشار و حجم گاز را در دماي ثابت بداند .

6-  رابطه دما و حجم گاز را در فشار ثابت بداند .

عاطفي

تقويت علاقه دانش آموزان به علم شيمي

1-  تقويت حس كنجكاوي و چراجويي دانش آموزان

2-  ارج و اعتبار قائل شدن براي محققاني كه به پيشرفت دانش شيمي  در جهت خدمت به بشريت تلاش كرده اند.

3-  پرورش حس همكاري و عادت به تلاش گروهي

4-  ورزيدگي در چراجويي و جستجوي روابط علت و معلولي

رفتاري

رابطه رياضي قانون بويل را در حد كتاب بنويسد . ( دانش )

1-  رابطه رياضي قانون شارل را در حد كتاب بنويسد. ( دانش )

2-  قوانين بويل و شارل را تعريف كند ( درك و فهم )

3-  با استفاده از قانون بويل  فشار يا حجم ثانويه يك گاز را به دست آورد. ( كاربرد )

4-  با استفاده از قانون شارل دما يا حجم ثانويه يك گاز را در فشار ثابت محاسبه كند.( كاربرد )

5-  علت افزايش يا كاهش فشار يك گاز در دماي ثابت بر اثر تغييرات حجم  را توضيح دهد .( تجزيه و تحليل )

6-  علت افزايش يا كاهش حجم يك گاز در فشار ثابت بر اثر تغييرات دما را  توضيح دهد.( تجزيه و تحليل)

7-  با تشخيص قانون حاكم بر رفتار گاز مورد نظر حجم ، فشار يا دماي مجهول گاز را به دست آورد (قضاوت)

مواد و وسايل مورد نياز

1- سه عدد سرنگ شيشه اي يا پلاستيكي 50 ميلي ليتري   2- سه عدد بادكنك  3- آب گرم  4- آب سرد

5-    رايانه براي نمايش فلشهاي قوانين بويل و شارل 6- وايت برد وماژيك 7- كاربرگ حضور و غياب 8- كتاب درسي

روش تدريس

كاوشگري و تشكيل گروههاي دانش آموزي

فعاليتهاي قبال از تدريس

ورود به كلاس با دق الباب – سلام و احوال پرسي -  بررسي وضعيت فيزيكي كلاس و وضعيت روحي رواني دانش آموزان – حضور و غياب

زمان

4 دقيقه

ارزشيابي تشخيصي و آماده سازي ذهن دانش آموزان

ابتدا با كمك دانش آموزان مطالب در س جلسه قبل مرور ميشود تا در صورت داشتن اشكالات احتمالي اين موارد برطرف شوند . به علت اينكه ير اساس مطالب كتاب درسي نظريه جنبش مولكولي گازها بعد از قوانين بويل و شارل آمده اند و لازمه فهم اين قوانين در ك مفهوم حجم و فشار يك گاز است  سعي ميشود با راهنمايي معلم و دانسته هاي قبلي دانش آموزان اين دو مفهوم  تا حد امكان  براي آنها روشن شود .  براي اين كار سوالاتي به شرح زير از دانش آموزان پرسيده ميشود تا ذهن آنها آمادگي لازم براي شروع درس جديد را داشته باشد  :

سوال اول ) بچه ها چگونه امكان دارد كه همه هواي اين اتاق را در داخل يك بطري نوشابه جاي داد؟

بعد از اين سوال از دانش آموزان خواسته ميشود كه با  فكر كردن به آن جواب دهند . در اين حالت معلم فقط با بله يا خير گفتن جوابهاي دانش آموزان را به طريقي هدايت ميكند كه آنها متوجه اين دو نكته شوند الف) اندازه ذرات گاز ي درمقايسه با حجم ظرف بسيار ناچيز است

ب) منظور از حجم يك گاز حجم ظرفي است كه آن گاز اشغال كرده است

سوال دوم ) بچه ها من در دوره دانشجويي به همراه دوستانم يك  تن ماهي را در داخل  قابلمه اي  كه در آن مقداري آب ريخته بوديم در آشپزخانه   روي اجاق گاز قرار داديم تا گرم شود . بعد از برگشتن به اتاق  مشغول درس خواندن شديم  و ديگر فراموش كرديم كه سراغ آن برويم حدودا يك ساعت گذشته بود كه صداي انفجار بزرگي به گوش رسيد همگي وحشت زده بيرون رفتيم بقيه دانشجويان گفتند صداي انفجار از آشپزخانه بود به سرعت خود را به آن جا رسانده و مشاهده كرديم كه تمامي تن ماهي بر روي سقف آشپزخانه پخش شده است و سر قوطي تن ماهي نيز با دقت بسيار زيادي از آن جدا شده بود  دهان همه دانشجويان از تعجب باز مانده بود و از اينكه اتفاق ناگواري براي كسي رخ نداده بود بسيار خوشحال بوديم . حال  به نظر شما چرا چنين اتفاقي افتاده بود ؟

در اين مرحله نيز پاسخهاي دانش آموزان را با بله، خير  ، چگونه ، شايد و توضيح بيشتري بدهيد جواب داده و آنها را  به سوي اين  دو نكته هدايت ميكنيم كه :

اولا فشار يك گاز ناشي از برخورد ذرات گازي با ديواره ظرف است .

ثانيا با افزايش دما فشار يك گاز افزايش ميابد.

10 دقيقه

ايجاد انگيزه و شروع درس جديد

بچه ها صفحه 54 كتاب درسي خود را باز كنيد .  موضوع درس امروز ما نتيجه كار دو دانشمند بزرگ به نام بويل و شارل در مورد گازها است كه ميخواهيم با كمك يكديگر آنها را به دست آوريم. براي رسيدن به نتيجه دلخواه و فهم دقيق مطالب درس جديد لازم است كه شما به آنچه كه مي بينيد خوب توجه كرده و مشاهدات خود را يادداشت كنند در واقع من فقط شما را راهنمايي ميكنم و انتظار دارم كه با تلاش شما  به نتيجه كار اين دو دانشمند بزرگ برسيم.

  ابتدا سراغ  قانون بويل و سپس قانون شارل را بررسي ميكنيم.

قانون بويل

به نماينده هر گروه از دانش آموزان يك سرنگ 50 ميلي ليتري پلاستيكي يا شيشه اي  تحويل ميدهيم  سپس از آنها خواسته ميشود كه با انگشتان  يك دست انتهاي سرنگ را گرفته و با دست ديگر پيستون سرنگ را به طرف پايين و  بالا حركت  دهند  آنگاه از آنها خواسته ميشود كه احساس و مشاهده  خود را ثبت كرده و  از طريق نماينده گروه  بيان كنند.

هنگامي كه نماينده  هر گروه از  دانش آموزان  ميگويد بر اثر حركت  پيستون به طرف جلو  فشار وارد آمده

بر دست افزايش ميابد و با كشيدن آن به عقب فشار كاهش ميابد معلم سوالات زير را با دانش آموزان در ميان ميگذارد :

سوال معلم : با حركت دادن پيستون به جلو و عقب چه اتفاقي افتاده است كه فشار  داخل سرنگ تغيير كرده است؟

گروه اول : اتفاق خاصي نيفتاده است.

گروه دوم : با حركت دادن پيستون به جلو حجم كاهش و با كشيدن آن به عقب حجم افزايش يافته است.

گروه سوم : با حركت دادن پيستون به جلو حجم افزايش و با كشيدن آن به عقب حجم كاهش يافته است.

معلم : بچه ها گروه دوم به درستي متوجه شده اند  بقيه گروهها هم سعي كنند كه دقت بيشتري كنند تا به نتيجه صحيح برسيد . ومعلم  با نمره يا كلام آنها را تشويق ميكند

  سوال معلم : به نظر شما چه رابطه اي ميان حجم و فشار يك گاز وجود دارد؟

گروه اول : رابطه غير مستقيم يا عكس

گروه دوم : رابطه مستقيم

گروه سوم : نظر خاصي ندارند

معلم : آفرين بر گروه اول و آنها را با نمره و كف زدن ديگر دوستانشان  تشويق ميكند

سوال معلم : گروه اول اين گفته  شما به چه مفهوم است ؟

گروه اول: يعني با كاهش حجم فشار افزايش و با فزايش حجم فشار كاهش ميابد.

سوال معلم : آيا در اين آزمايش از گرما و شعله استفاده شده است ؟

پاسخ  تمامي گروهها : خير

سوال معلم :  با توجه به پاسخ قبل  آيا دماي سرنگ را در اين  آزمايشها تغيير داده ايم؟

پاسخ تمامي گروهها : چون گرما و شعله اي وجود نداشته است پس دما تغيير نكرده است

در اين حالت معلم با تاييد گفته دانش آموزان  ميگويد : پس نتيجه اين گفته شما چيست؟

پاسخ تمامي گروهها : دما ثابت بوده است.

بعد از اين مرحله به منظور رسيدن به نتايج ساده رياضي قانون بويل و روابط كمي ميان فشار و حجم  معلم  از دانش آموزان ميخواهد كه هر گروه صفحه مانيتور  خود را نگاه كنند تا به صورت كمي مشاهده كنند كه با كاهش حجم فشار افزايش و با افزايش حجم فشار كاهش ميابد . براي نيل به اين مقصود دو برنامه فلش مربوط به اين قوانين از اينترنت استخراج شده و در كامپيوترها نصب شده اند معلم دقايقي اجازه ميدهد تا  دانش آموزان  با طرز كار  برنامه نصب شده آشنايي پيدا كنند آنگاه از آنها ميخواهد كه  براي حجمهاي دلخواه 8   و    53/14   و   08/20 و 82/24   فشار  مربوطه در جدولي مانند جدول زير يادداشت كنند

بعد از اين مرحله از دانش آموزان ميخواهيم كه اندكي فكر كرده و  با توجه به جدول فوق فشارهاي مربوط به حجمهاي 28 و 32 را پيش بيني كنند .

در اين مرحله دانش آموزان از پيش بيني دقيق فشار عاجز ميمانند و فقط اظهار مي كنند چون حجم افزايش يافته پس فشار نيز كاهش ميابد و مقادير مورد سوال قطعا از 20 كمتر است. براي كمك به آنها معلم ميگويد  حالا كه نميتوانيد به طور دقيق اين مقادير را پيش بيني كنيد من شما را راهنمايي

ميكنم به اين ترتيب كه در كنار جدول فوق ستون ديگري اضافه كنيد كه در آن حاصل ضرب فشار در حجم

مشخص شده باشد شايد اين ستون كمك موثري به شما باشد.. و سپس آنها ستون زير را به جدول اضافه ميكنند .

بعد از اندكي تفكر دانش آموزان متوجه اين نكته ميشوند كه حاصلضرب فشار در حجم مقدار ثابتي است و تقريبا برابر 5/514 است .

سپس معلم سوالهاي زير را با دانش آموزان در ميان ميگذارد .

سوال معلم :  آيا ميتوان عدد 5/514  را در  محل مربوط به حجمهاي 28 و 32 نيز قرار دهيم ؟ 

پاسخ تمامي گروهها  : بله چون اين عدد در رديفهاي بالايي  تكرار شده است .

واكنش معلم : پس اين كار را انجام دهيد  تا ببينيم  به چه نتيجه اي ميرسيم .

سوال معلم :  بالا خره به جاي علامت سوال چه اعدادي را قرار دهيم؟

گروه اول : از ضرب اين عدد ثابت در حجم  فشار بدست مي آيد.

گروه دوم :  چون حاصل ضرب فشار در حجم براي همه رديفها ثابت و برابر  51/514 است پس فشار مربوط به حجمهاي مجهو ل بايد عددي باشد كه اگر در حجم ضرب شود  عدد 51/514 به دست آيد . به عبارت ديگر بايد اين عدد ثابت را به  حجم تقسيم كنيم تا فشار مربوط به آن به دست آيد.

گروه سوم  : از تقسيم عدد ثابت به حجم فشار به دست مي آيد.

واكنش معلم : آفرين به گروه دوم و سوم مخصوصا گروه دوم كه استدلال خيلي خوبي كردند و معلوم است كه شانسي به جواب نرسيده اند . گروه اول نيز بايد بايد دقت بيشتري كنند.

هنگامي كه همه گروهها  متوجه اين مطلب شدند كه از تقسيم عدد ثابت بر حجم فشار به دست ميآيد گروههايي كه جواب درست داده اند به فرا خور جواب درست مورد تشويق قرار ميگيرند.

بعدا از اين معلم به دانش آموزان ميگويد  اين مباحثي ك كه شما به آنها اشاره كرديد در واقع همان قانون بويل است و من از شما انتظار دارم كه بعد از پايان درس نتيجه گيري خود را به طور دقيق   با توجه به اين مشاهدات و صحبتهايي كه مطرح كرديد در قالب يك رايطه رياضي و يك تعريف بيان كنيد . اگر شما هم بخواهيد هر كدام در آينده ميتوانيد دانشمندي مانند بويل شويد و نام شما در كتابها ثبت شود .

قانون شارل

  دانش آموزان عزيز اكنون كه با كمك شما با  قانون بويل آشنا شديم حالا ميخواهيم قانون ديگري در مورد گازها را با نام قانون شارل ياد بگيريم. البته شما اكنون به اندازه كافي تجربه به دست آورده ايد تا خيلي سريعتر قانون شارل را نيز بررسي كنيم.

براي ايجاد انگيزه در مورد قانون شارل از هر گروه ميخواهيم كه بادكنك خود را باد كرده و آن را محكم ببند . سپس هر گروه بادكنك خود را ابتدا در آب سرد و سپس در آب گرم قرار دهد . آنگاه معلم سوالات زير را از دانش آموزان مطرح خواهد كرد.

سوال معلم : تفاوت آب سرد و گرم در چيست؟

گروه اول : دماي آب گرم بيشتر و دماي آب سرد كمتر است..

گروه دوم: گرماي آب گرم بيشتر و گرماي آب سرد كمتر است.

گروه سوم : نظر خاصي ندارند

معلم: گروه اول و دوم سوال را جواب دادند اما گروه اول پاسخ علمي و دقيق تري دادند.

 سوال معلم :با قرار دادن بادكنك در آب  سرد حجم بادكنك چه تغييري كرد ؟

گروه اول: قرار دادن بادكنك در آب سرد سبب كاهش حجم آن و گذاشتن آن در آب گرم سبب افزايش حجم آن شده است .

گروه دوم : قرار دادن بادكنك در آب سرد سبب كاهش حجم آن و گذاشتن آن در آب گرم سبب افزايش حجم آن شده است.

گروه سوم : قرار دادن بادكنك در آب سرد سبب كاهش حجم آن و گذاشتن آن در آب گرم سبب افزايش حجم آن شده است

معلم : آفرين بر تمامي گروهها كه به درستي به سوال پاسخ دادند

سوال معلم : اكنون به نظر شما   حجم يك گاز چه رابطه اي با گرم كردن و سرد كردن آن گاز دارد؟

گروه اول : با گرم كردن رابطه مستقيم و با سرد كردن رابطه عكس

گروه دوم : با گرم كردن و سرد كردن رابطه مستقيم

گروه سوم : با گرم كردن و سرد كردن رابطه عكس

معلم : گروه دوم و سوم هركدام 50 درصد جواب درست و 50 درصد جواب نادرست دادند اما گروه دوم صد در صد پاسخ صحيح دادند.

معلم : منظور از سرد كردن و گرم كردن چيست ؟

هر سه گروه : سرد كردن يعني كم كردن دما و گرم كردن يعني افزايش دما

سوال معلم : با توجه به اين صحبتها چه رابطه اي ميان دماي يك گاز و حجم آن گاز وجود دارد؟

هر سه گروه : رابطه مستقيم

سوال معلم : آيا ميتوانيد توضيح بيشتري دهيد؟

هر سه گروه : يعني با افزايش دما حجم زياد و با كم كردن دما حجم كاهش پيدا ميكند.

معلم : اكنون هر گروه صفحه مانيتور خود را نگاه كند تا اين واقعيت را به صورت كمي نيز مشاهده كنيم .

بعد از آشنايي دانش آموزان با برنامه كامپيوتري از آنها ميخواهيم مشابه جدول زير حجمها ي مربوط به دماهاي دلخواه   15/304  و 15.319 و 15/339 و  15/356 مانند جدول زير يادداشت كنند

آنگاه معلم از دانش آموزان ميخواهد كه مقادير حجمهاي مجهول را در جدول فوق به دست آورند.

مانند مرحله قبل آنها از پيش بيني دقيق مقادير عددي حجم عاجز ميمانند اما ميتوانند پيش بيني

كنند كه حجمهاي مورد نظر از اعداد بالايي بيشتر هستند زيرا روند كلي افزايش حجم را نشان ميدهد. . هم چنين با توجه به تجربه اي  كه از  قانون بويل به دست آورده اند ممكن است  كه يك مرتبه سراغ حاصل ضرب  حجم در دما بروند . اگر اين مورد را مطرح كردند معلم به آنها   آنها ميگويد كه اين كار را انجام دهند و خود به نادرست بودن آن پي ببرند . در اين حالت معلم بايد به اين نكته مهم اشاره كند كه قرار نيست ما هميشه از يك راه حل  براي رسيدن به نتيجه استفاده كنيم چرا كه در اينجا موضوع مورد بحث با قانون شارل متفاوت است و همين امر سبب ميشود كه ما دنبال راه حل تازه اي باشيم و براي كمك به آنها ميگويد سه عمل اصلي ديگر در رياضيات داريم  شايد آنها مفيد واقع شوند . در اين مرحله است كه با احتمال بسيار زياد دانش آموزان زيرك ممكن خيلي سريع متوجه راهنمايي معلم شده و با نتيجه رسيدن هر گروه از دانش آموزان ضمن تشويق آنها با كلام و نمره از بقيه گروهها نيز ميخواهد كه از راه حل آنها استفاده كرده و ستوني مانند ستون زير كه در آن حاصل تقسيم حجم بر دما مشخص شده است به جدول فوق اضافه كنند

سپس از دانش آموزان ميخواهيم كه با توجه به جدول فوق و بدون استفاده از نرم افزار حجمهاي مربوط به دماهاي 374 و 380 را به دست آورند .

دانش آموزان : چون حاصل تقسيم حجم بر دما مقدار ثابتي است بنابراين از ضرب دما در مقدار ثابت ميتوان حجم را به دست آورد

55 دقيقه

نتيجه گيري

معلم : آفرين دانش آموزان عزيز بنابراين ما در درس امروز دو قانون مهم در مورد گازها را  ياد گرفتيم اكنون به عنوان نتيجه درس از شما ميخواهم كه هر سه گروه  هر كدام از  اين دو  قانون را  بصورت رابطه رياضي و تعريف به عنوان نتيجه درس امروز بنويسد و تحويل معلم دهند تا پس از بررسي آنها  توسط معلم نتايج را به طور دقيق يادداشت كنيد. .

معلم پس از بررسي پاسخ دانش آموزان در صورت اشكال با كمك خود آنها  اشكالات را برطرف كرده دو مطلب زير را به عنوان نتيجه درس به دانش آموزان ارايه ميدهد:

نتيجه اول :

قانون بويل : در دماي ثابت با  افزايش حجم فشار كاهش ميابد و برعكس .

 يا  فشار ضربدر حجم = مقدار ثابت

نتيجه دوم  :

قانون شارل : در فشار ثابت با افزايش دما حجم يك گاز افزايش ميابد و برعكس

 يامقدار ثابت = دما / حجم

6 دقيقه

آزمون پاياني

اكنون معلم  به هر سه گروه  دو جدول زير را كه از قبل آماده كرده است   ارايه ميدهد و از آنها ميخواهد كه هر جدول را كامل كرده و نوع قانون حاكم بر آن را مشخص كنند

8 دقيقه

تعيين تكليف جلسه آينده

معلم از دانش آموزان ميخواهد كه براي جلسه بعد تكاليف زير  كه قبلا آنها را در برگه هاي جداگانه ثبت كرده است انجام دهند

گروه اول :

در مورد كاربرد قوانين بويل و شارل در زندگي و صنعت تحقيق كنند و گزارش آن را به صورت مكتوب جلسه بعد به كلاس ارايه دهند.

گروه دوم :

تمرينها و سوالات متن درس امروز را  به طور دقيق پاسخ داده و جلسه بعد براي دوستان خود در سر كلاس توضيح دهند .

گروه سوم :

در مورد زندگينامه و سرگذشت  بويل و شارل و همچنين ديگر كارهاي آنها تحقيق كرده و گزارش آن را به صورت يك روزنامه ديواري به كلاس ارايه دهند

2 دقيقه

در صورت تمام شدن كار در زمان پيش بيني شده 5 دقيقه باقي مانده را در اختيار دانش آموزان قرار ميدهد تا آزاد باشند به نحوي كه براي ديگر كلاسها ايجاد مزاحمت نشود

پايان.

تهيه و تنظيم :  فرشاد  شيدايي دبير شيمي شهرستان پاوه