урок по физике Тепловые явления 8 класс. 8 класс тепловые явления. Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении
 Скачать 378 Kb.
|
|
Тема урока: «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении» Тип урока: комбинированный. Форма урока: закрепление знаний, урок - решения задач. Методы: Метод CASE STUDY способствует развитию различных практических навыков. «Они могут быть описаны одной фразой – творческое решение проблемы и формирование умения анализа ситуации и принятия решения». Словесные, эмоциональные методы; оценка практической значимости содержания обучения, прогнозирование будущей деятельности; логические методы Средства обучения: Идеальные средства: устная речь (беседа и т. п.) Материальные средства обучения – это физические объекты, которые используют учитель и ученик для детализированного обучения 1.Печатные пособия: учебник, таблицы 2.Проекционный материал: слайды, Цели: закрепить у учащихся знания по теме: «количество теплоты», «удельная теплоемкость»; вывести формулу для расчета количества теплоты для различного рода веществ; обосновать величины, от которых зависит количество теплоты; определить способы расчета количества теплоты при теплообмене тел; продолжить формирование навыков критического мышления через организацию учебного диалога и применение знаний классической физики в новой ситуации. Развивающие: овладению умениями решать количественные задачи, применять полученные знания для решения физических задач; использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни; содействовать совершенствованию мыслительных операций (анализ, вывод, обобщение); развитие познавательного интереса учащихся. развитию эмоциональной сферы, коммуникативной культуры; содействовать воспитанию средствами урока уверенности в своих силах, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества; формирование умений наблюдать, делать выводы, выделять главное; развитие памяти, логики, мышления, внимания. Воспитательные: формирование научного мировоззрения; воспитание устойчивого интереса к предмету положительного отношения к знаниям. Основное содержание урока. 1. Организация обучающихся на работу(организационный момент) 2 .Организация мотивации, постановки учебной задачи, цели Актуализация знаний 3.Планирование предстоящей деятельности 4. Решение задач. 5. Закрепление изученного материала. 6. Оценивание продвижения к цели, рефлексивный анализ деятельности. 7. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. 2 .Организация мотивации, постановки учебной задачи, цели. Актуализация знаний Без тепла нет жизни. Но слишком сильный холод и жара разрушает всё живое. Все тела, даже глыбы льда, излучают энергию, но слабо нагретые тела излучают мало энергии, и это излучение не воспринимается человеческим глазом. В восемнадцатом веке многие учёные считали, что теплота – это особое вещество «теплород», невесомая «жидкость», содержащаяся в телах. Сейчас мы знаем. Что это не так. Сегодня мы будем говорить о теплоте и тепловых явлениях, а также научимся расчитывать количество теплоты, необходимое для нагревания тела и выделяющееся при его охлаждении Качественная задача: Из русской сказки “Лисичка - сестричка и серый волк”. Волк пошел на реку, опустил хвост в прорубь и начал приговаривать : “ Ловись, рыбка, и мала и велика! Ловись, рыбка и мала и велика!”. Вслед за ним и лиса явилась; ходит около волка да причитывает: “ Ясни, ясни на небе звезды! Мерзни, мерзни волчий хвост!”. Хвост и примерз. Каким путем покинуло тепло хвост волка? Из алтайской сказки “ Горностай и заяц”. Молча думал свою думу мудрый медведь. Перед ним жарко трещал большой костер, над огнем на железном треножнике стоял золотой котел с семью бронзовыми ушками. Этот свой любимый котел медведь никогда не чистил: боялся, что вместе с грязью счастье уйдет, и золотой котел был всегда ста слоями сажи как бархатом покрыт. Влияло ли на нагревание воды то , что котел был покрыт “ ста слоями сажи”? На предыдущем уроке, мы выяснили, что для нагревания 1 кг вещества на 1ºС требуется количество теплоты, численно равное значению удельной теплоемкости. Вопрос №1: Кто мне скажет, что означает: удельная теплоемкость алюминия с=920 Дж/кг*ºС? Ответ:Учащиеся дают правильный ответ: для нагревания 1 кг алюминия на 1 ºС, необходимо количество теплоты Q=920 Дж. Вопрос №2: Повторим, от каких величин зависит количество теплоты? На слайдах представлены рисунки, с помощью которых ребята дают подробное объяснение предыдущей темы. 1. сосуд №1 сосуд №2   m1 m2 Ответ: Количество теплоты зависит от массы тела:Из рисунка хорошо видно, что масса воды во втором сосуде больше в два раза массы воды в первом сосуде m2>m1,следовательно, и количество теплоты Q , которое необходимо, чтобы нагреть эти жидкости, для второго сосуда понадобится и затратится больше. 2. сосуд №1 сосуд №2 m1 m2   Q2> Q1 Следовательно, можно сделать вывод о том , что количество теплоты прямо пропорциональна массе вещества: Q  m3. чайник №1 чайник №2  до Т=50ºС до Т=100ºС Ответ: Количество теплоты зависит от разности температур: Чем больше разность температур, тем больше количество энергии нужно затратить. На нагрев чайника №2 затратится больше энергии, чем на нагрев чайника под номером 1. Следовательно, можно сделать вывод о том , что количество теплоты прямо пропорциональна разности температур: Q Т4. сосуд №1 сосуд №2   В один сосуд налита вода, в другой – подсолнечное масло. Какой из сосудов, мы будем дольше нагревать? Ответ:На нагревание сосуда с водой мы затратим больше энергии, соответственно, количество теплоты выделиться больше. Так как, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг*ºС, а удельная теплоемкость масла 1700 Дж/кг*ºС. Поэтому на нагревание воды, мы затратим больше времени, но и остывать вода будет дольше, чем масло, в связи с большим значением теплоемкости. Вывод: количество теплоты зависит от рода вещества, т.е., от величины удельной теплоемкости: Q с4. Решение задач. На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери. Покажем на примерах, как нужно вести простейшие расчёты. Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, следует удельную теплоёмкость умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами. Если обозначить массу m, разность между конечной (t2) и начальной (t1) температурами — t2 - t1 получим формулу для расчёта количества теплоты: Q = cm(t2 - t1). Задача №1: Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревание на 10°С. Д  ано: СИ Решение:m=2 кг по таблице находим для свинца: с=140 Дж/(кг°С) с=140 Дж/(кг°С) Δ  t=10 °С формула для расчета количества теплоты:Q=сmΔT Q-? Подставляем численное значение, получаем: Q= 140 Дж/(кг °С)*2 кг*10°С=2800 Дж. Ответ: Q=2800 Дж. Задача №2: Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 50°С до 10°С?
Для более сильных учеников, учитель предлагает следующую задачу. Задача №3 Для нагревания куска цинка массой 100 г потребовалось 15 кДж теплоты. До какой температуры был нагрет кусок цинка, если его начальная температура была равна 25°С?
Задача №4 В железный котёл массой 5 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 до 100 °С? При решении задачи нужно учесть, что оба тела — и котёл, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен. Их температуры можно считать одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется на 100 °С - 10 °С = 90 °С. Но количества теплоты, полученные котлом и водой, не будут одинаковыми. Ведь их массы и удельные теплоёмкости различны. Запишем условие задачи и решим её.Нагревание воды в котелке  Задача №5Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.Запишем условие задачи и решим её.   Мы видим, что количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой,равны между собой. Это не случайный результат. Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел. При проведении опытов обычно получается, что отданная горячей водой энергия больше энергии, полученной холодной водой. Это объясняется тем, что часть энергии передаётся окружающему воздуху, а часть энергии — сосуду, в котором смешивали воду. Равенство отданной и полученной энергий будет тем точнее, чем меньше потерь энергии допускается в опыте. Если подсчитать и учесть эти потери, то равенство будет точным. 7. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению. Какое количество теплоты требуется для нагревания воды массой 0,1 кг на 1 °С? Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания: а) чугунного утюга массой 1,5 кг для изменения его температуры на 200 °С; б) алюминиевой ложки массой 50 г от 20 до 90 °С; в) кирпичного камина массой 2 т от 10 до 40 °С. Какое количество теплоты выделилось при остывании воды, объём которой 20 л, если температура изменилась от 100 до 50 °С? В-1 Задача 1. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 3 кг для его нагревания на 200 С. Задача 2*. Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 200 С до 100 С? Задача 3.* При нагревании куска меди от 200 С до 1800 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди. Задача 4.Теплоемкость тела равна 800 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела. В-2 Задача 1. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 3 кг для его нагревания на 50 С. Задача 2*. Какое количество теплоты отдает 6 л воды при охлаждении с 500 С до 300 С? Задача 3.* При нагревании куска меди от 700 С до 1700 С было затрачено 280000 Дж тепла. Определить массу меди. Задача 4.Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела. В-3 Задача 1. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 4 кг для его нагревания на 200 С. Задача 2*. Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 400 С до 100 С? Задача 3.* При нагревании куска меди от 300 С до 1700 С было затрачено 21000 Дж тепла. Определить массу меди. Задача 4.Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 10 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела. В-4 Задача 1. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 5 кг для его нагревания на 100 С. Задача 2*. Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 500 С до 100 С? Задача 3.* При нагревании куска меди от 7000 С до 1700 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди. Задача 4.Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 12 кДж тепла. Определить изменение температуры тела. Урок 20. Решение качественных задач Цель: отработка практических навыков при решении задач. Ход урока I. Организационный момент II. Актуализация знаний 1. Физический диктант 1. Явление электромагнитной индукции. 2. Фарадей и его опыты. 3. Правило Ленца. 4. Закон электромагнитной индукции (для неподвижных и подвижных контуров). 5. Правило левой руки. 6. Самоиндукция. 7. Индуктивность. 8. Энергия магнитного поля. 9. Магнитный поток. 10. Соленоид. 11. Дроссель. 2. Работа в группах. I группа 1. Для чего на горловину телевизионных кинескопов надевают магниты? (В магнитном поле на движущиеся электроны действует сила Лоренца, отклоняя их от прямолинейного движения по горизонтали или вертикали.) 2. Стеклянные U-образные трубки, наполненные ртутью, соединены скобой из толстой алюминиевой проволоки. Как должны быть расположены полюсы сильного постоянного магнита, чтобы при замыкании ключа алюминиевая проволока взлетела вверх? (Вектор индукции должен быть направлен к нам.)  3. Почему иногда недалеко от места удара молнией плавятся предохранители и повреждаются чувствительные электроизмерительные приборы? (Изменяющее магнитное поле молнии индуцирует в электроизмерительных приборах и в осветительных сетях сильные токи.) 4. Эксперимент. Соберите установку.  Два одинаковых магнита сложены противоположными концами. На один надета катушка, а концы выведены к гальванометру. В момент отрыва одного от другого стрелка гальванометра отклоняется. (Отрывание магнитов друг от друга и их соединение связано с изменением магнитного потока и наведением в ней ЭДС.) II группа 1. Для гашения электрической дуги, образующейся при размыкании больших токов, часто вблизи рубильника располагают магнит так, чтобы линии магнитной индукции были перпендикулярны возникающей дуге. Почему? (Электроны и ионы, образующие дуги, отклоняются в магнитном поле, дуга смещается в сторону и гаснет.) 2. В кольцо из диэлектрика вдвигают магнит. Какое явление возникает? (Поляризация диэлектрика.) 3. Почему на заводе для переноса раскаленных болванок нельзя использовать электромагнитные краны? (При нагревании ферромагнетики теряют магнитные свойства или полностью исчезают при температуре Кюри.) 4. Эксперимент. На железный сердечник надевают алюминиевое кольцо. Кольцо держится в воздухе. Если надеть на сердечник и приблизить к алюминиевому кольцу медное (не выпуская из рук), то алюминиевое кольцо будет подниматься. Почему? (Кольца сближаются, так как в концах находятся токи одинакового направления.) III группа 1. Два тонких проводника, имеющих форму окружности, расположены в перпендикулярных плоскостях. Будет ли в проводнике А возникать индукционный ток при изменении тока в контуре В? (Не будет, так как поток магнитной индукции контура В не пронизывает контур А.)  2. Почему корпус компаса не делают из железа? (Железо является ферромагнетиком, и все магнитные силовые линии пойдут через корпус, уже не оказывая влияния на стрелку.) 3. Для исследования стальных балок, рельсов и т. д. на них надевают катушку изолированной проволоки, замкнутую на гальванометр, и перемещают ее вдоль балки. При всякой неоднородности строения в гальванометре возникает ток. Почему? (Неоднородность создает искажение магнитного потока, а значит, в катушке дефектоскопа наводится ЭДВ индукция.) 4. Эксперимент. Концы сложенной вдвое проволоки присоединены к гальванометру. Проволока движется, пересекая линии индукции магнитного поля, но стрелка гальванометра остается на нуле. Почему? (В отрезках проволоки возникают разные по знаку, но одинаковые по величине ЭДС индукции, которые взаимно компенсируются.) IV группа 1. Проволочная прямоугольная рамка падает между полюсами электромагнита. Укажите напряжение индукционных токов в рамке при прохождении ею положений А, В, С. (При прохождении точки А против часовой стрелки, в точке В ток отсутствует, в точке С ток направлен по часовой стрелке.)  2. Почему сверхпроводящий шарик «парит» в магнитном поле? (Возникают токи Фуко, магнитное поле которых противодействует магнитному полю, вызвавшему эти токи. Взаимодействуют одинаковые одноименные полюсы.) 3. В какой момент искрит рубильник: при замыкании или размыкании? (ЭДС самоиндукция, возникающая при размыкании, вызывает искру через рубильник.) 4. Эксперимент.  Если два демонстрационных гальванометра соединить и раскачать стрелку одного из них, то, что произойдет с другой стрелкой? Почему? (Она также будет раскачиваться, но в противофазе - направление отклонения стрелки второго гальванометру будет противоположно направлению отклонения стрелки первого.) V группа 1. В каком месте Земли магнитная стрелка обоими концами показывает на Юг? (На Северном полюсе.) 2. Почему подземный кабель, по которому подается переменный ток в жилые дома и на предприятия, не прокладывают вблизи газовых, водопроводных и теплофикационных труб? (При высокой влажности вызывается окисление металла (обуславливается электролизом).) 3. При электросварке применяются стабилизатор, катушка со стальным сердечником, включающаяся последовательно с дугой. Почему стабилизатор обеспечивает устойчивость горения дуги? (Действие стабилизатора основано на явлении самоиндукции. При изменении тока в катушке возникает вихревое поле, которое препятствует изменению тока.) 4. Эксперимент. При замыкании цепи работает электрический звонок и горит неоновая лампа, а лампа накаливания не горит. Если исключить из цепи звонок, то загорается лампа накаливания, а неоновая лампа гаснет. Почему? (Когда работает звонок, происходит замыкание и размыкание цепи. Вследствие возникновения при замыкании ЭДС самоиндукции, направленной против ЭДС генератора тока, и быстрого затем размыкания цепи, - волосок лампы накаливания не успевает разогреться. Возникающая при частом размыкании значительная по величине ЭДС самоиндукции поддерживает горение неоновой лампы. Если исключить звонок, то в цепи будет течь постоянный ток, - загорится лампа накаливания.) III. Подведение итогов урока Домашнее задание п. 16. Р - 924; Р - 925. | |||||||||||||||||||||||||||