Урок фізики 8 кл. 53(9)  Повна версія уроку з ілюстраціями:http://nvk-kovalivku.at.ua/rozrobka_uroku_paranich_g.i..doc

 

Рівняння теплового балансу

 

Мета уроку: дати учням поняття про закон збереження енергії в теплових процесах, навчити розв’язувати задачі

на рівняння теплового балансу, перевірити на досліді справедливість рівняння теплового балансу при змішуванні

води різних температур; розвивати допитливість , спостережливість, вміння використовувати сучасні

телекомунікаційні технології та сучасні джерела інформації, прищеплювати інтерес до фізики на основі

зв’язку з життям; виховувати почуття відповідальності за дотримання правил техніки безпеки при

роботі з  електронагрівниками, пальниками, термометрами, скляним посудом, гарячими тілами

та бережливе ставлення до його використання.

 

Після уроку учні зможуть:

 

• поглибити знання про закон збереження енергії;
• засвоїти поняття теплового балансу та знати, що являє собою рівняння теплового балансу;
• розв’язувати задачі на рівняння теплового балансу;
• дослідним шляхом перевіряти справедливість рівняння теплового балансу;
• знати правила техніки безпеки при роботі з нагрівальними пристроями, термометрами,
• скляним посудом та гарячими тілами;

 

Тип уроку: комбінований.

 

Обладнання: дошка, комп’ютер та мультимедійний проектор (якщо є такий), роздатковий

матеріал – міні лабораторна робота для учнів; калориметри; термометри; калориметричні тіла;

мензурки; електронагрівник; електронні посібники «Фізика 8» та «Віртуальна фізична

лабораторія 7-9 кл.». Квазар мікро; Ф.Я.Божинова, Ненашев І.Ю., М.М.Кірюхін - «Фізика 8 » підручник.

 

Орієнтовний план і методи проведення уроку.

 

1. Оголошення теми і очікуваних результатів (бесіда).
2. Актуалізація опорних знань (бліцопитування).
3. Вивчення нового матеріалу: 

•  «Тепловий баланс. Рівняння теплового балансу» (розповідь вчителя), демонстрація
• дослідів;
• застосування рівняння теплового балансу для розв'язування
  задач;
• повторення правил техніки безпеки при роботі з нагрівальними пристроями,
• термометрами, скляним посудом та гарячими тілами;
• Міні лабораторна робота № 12 «Вивчення теплового балансу при змішуванні
• води різних температур»;

4. Корекція набутого досвіду (мікрофон) .

 

Хід уроку

 

1. Оголошення теми і очікуваних результатів уроку

 

Вчитель оголошує тему, план проведення і очікувані результати уроку та ознайомлює

учнів з його особливостями.

 

2. Актуалізація опорних знань

Актуалізація опорних знань проводиться шляхом бліцопитування. За правильну відповідь

учнів вручається фішка, кількість яких накопичується протягом декількох уроків; потім

сумується і виставляється оцінка.

 

     Запитання до учнів:

• Що таке питома теплоємність?
• Питома теплоємність заліза дорівнює  4200Дж / кг °С, що це означає?
• Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання 1 кг води на 2 °С?
• 3 якої причини медичні грілки наповнюють водою, а не повітрям?
• Чому клімат островів більш помірний і рівний, ніж клімат великих материків?
• Чому вода в озері охолоджується за ніч набагато менше, ніж пісок на
  пляжі?
• Мідному і сталевому тягарцям однакової маси передали рівні кількості

теплоти. У якого тягарця температура зміниться сильніше?

 

3. Вивчення нового матеріалу

 

На початку вчителю необхідно пояснити фізичну сутність по­няття теплового балансу.

При цьому слід виходити з того, що в замкне­ній системі всі тіла з часом набувають

однакової температури, тобто вста­новлюється теплова рівновага. А цей результат

можливий лише тоді, коли між тілами відбуватиметься теплообмін, при якому

енергія буде переда­ватися від більш нагрітих тіл до менш нагрітих. При цьому

сума внутрі­шніх енергій усіх тіл системи залишається незмінною. Для кращого

ро­зуміння процесу, що відбуваються, учням корисно пригадати закон збе­реження

механічної енергії.

Для закону збереження енергії в теплоізольованих (калориметричних) дослідах

можна за­писати:

 +  + +  +…..= 0

Це рівняння часто називають рівнянням теплового балансу.

Якщо тіло поглинає енергію в процесі теплопередачі, то Q > 0. Якщо тіло віддає

енергію в процесі теплопередачі, то Q < 0. Зважаючи на це, закон збереження енергії в

калориметричних дослі­дах можна записати інакше:

 +  =  + .

Вводячи поняття додатної та від'ємної кількості теплоти, необхідно мати на увазі, що ці знаки

не означають, ніби існують різні види кількості те­плоти. Це лише умовні позначки, що показують

напрям переходу енергії.

 

Застосування рівняння теплового балансу для розв'язування задач

 

Вчитель повинен дати учням алгоритм розв’язку задач на рівняння теплового балансу .

Алгоритм розв'язування задач на тепловий баланс

Після запису короткої умови задачі на теплопередачу доцільно дотримуватись такої послідовності дій:

1. з'ясувати, якої температури досягають тіла в резуль­таті теплообміну, позначити її буквою t;
2. установити, які тіла (тіло) віддають теплоту, і запи­сати для кожного тіла формулу кількості теплоти;
3. з'ясувати, які тіла (тіло) отримують теплоту, і запи­сати для кожного тіла формулу кількості теплоти;
4. скласти рівняння теплового балансу, в лівій частині записавши суму кількостей теплоти,  які віддають
5. більш нагріті тіла, а у правій частині - суму кіль­костей теплоти, які отримують менш нагріті тіла;
6. розв'язати це рівняння відносно невідомої величини і записати кінцеву формулу;
7. обчислити невідому величину і проаналізувати резуль­тат.

Часто трапляються задачі на явище теплообміну між двома або кількома тілами. Найпростіше задача

розв'язується в тому випадку, коли система тіл є теплоізольованою, а роботою в процесі теплообміну

можна знехтувати.

 

Задачі, що розв’язують на уроці

 

Задача 1. Щоб охолодити виточену з міді деталь, темпе­ратура якої 100° С, її занурили у 420 г води при

тем­пературі 5°С. Визначте масу деталі, якщо відомо, що у процесі теплообміну вода нагрілася до 18° С.

Задача 2. Воду масою 0,8 кг при температурі 25° С змішали з окропом масою 0,4 кг. Температура суміші,

що встановилася, дорівнює 50° С. Обчисліть кількість теплоти, яку віддає окріп, і кількість теплоти, яку

дістала, нагріваючись, холодна вода. Порівняйте їх.

 

Міні лабораторна робота №12 «Вивчення теплового балансу при змішуванні води різних температур»

На початку роботи слід нагадати учням правила техніки безпеки при роботі з нагрівальними пристроями,

термометрами, скляним посудом та гарячими тілами.

Оскільки не в кожному сучасному фізичному кабінеті є достатньо калориметрів, термометрів та іншого

обладнання для виконання лабораторної роботи то її пропонується виконати користуючись електронним

посібником  «Віртуальна фізична лабораторія 7-9 кл.». Спочатку учні дивляться відеоролик до лабораторної роботи.

Далі лабораторна робота виконується в віртуальному режимі.

Лабораторна робота №12 «Вивчення теплового балансу при змішуванні води різних температур»

Мета:  перевірити на досліді справедливість рівняння теплового балансу у випадку змішування води різної температури.

Обладнання: калориметр, термометр лабораторний, вимірювальний циліндр (мензурка), склянка, посудини з холодною й теплою водою.

Хід роботи

1. Використовуючи мензурку, налийте в склянку воду кімнатної температури масою m і виміряйте її температуру t. 

2.  Використовуючи мензурку, налийте в калориметр гарячу воду масою m і виміряйте її температуру t.

3.  Додайте в калориметр воду зі склянки і після встановлення теплової рівноваги виміряйте температуру суміші t.
4. Результати вимірювань запишіть до таблиці.

m, кг	t, °С	m, кг	t, °С	t, °С

5. Обчисліть кількість теплоти , яку отримала холодна вода:

= c m( t - t)=_________________________________________________

6. Обчисліть кількість теплоти , яку віддала гаряча вода:

= c m( t- t)=_________________________________________________

7. Порівняйте та .

Висновок:__________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

4.  Корекція набутого досвіду (мікрофон) .

При підбитті підсумків вчитель звертає увагу учнів на очікувані результати уроку  і, передаючи уявний мікрофон, запитує:

• Що ми робили на уроці?
• Чи досягли очікуваних результатів ви особисто, клас у цілому? Чому ви так вважаєте?
• Що могло бути організовано краще, корисніше?
• Над якими навичками, вміннями ще треба працювати?

 

Домашнє завдання: опрацювати зміст §40, розв’язати здачі 40(3, 5) підручника. (підручник Ф.Я.Божинова, 
Ненашев І.Ю., М.М.Кірюхін - «Фізика 8 »).