Методика изучения тепловых явлений на основе строения вещества

 

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

. ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»

.1Тепловое движение

1.2Температура. Измерение температуры

.3Внутренняя энергия

.4Теплопередача

1.4.1Теплопроводность

1.4.2Конвекция

.4.3Тепловое излучение

1.5Расчёт количества теплоты. Удельная теплоёмкость

1.6Горение. Удельная теплота сгорания топлива

.7Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления и кристаллизации

.8Испарение и кипение. Удельная теплота парообразования

2. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕМЫ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»

.1 Учебная программа по физике для 8 класса по теме «Тепловые явления»

.2 Методика изучения тепловых явлений

. РАЗРАБОТКА УРОКОВ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»

.1 Урок изучения нового материала по теме «Виды теплопередачи»

.2 Комбинированный урок по теме «Кипение»

.3 Урок-лабораторная работа по теме «Агрегатные состояния вещества»

.4 Урок обобщения и систематизации знаний по теме «Тепловые явления»

.5 Урок проверки и коррекции знаний и умений по теме «Тепловые явления»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ A

ВВЕДЕНИЕ


«Тепловые явления» включает систему понятий, формирование которых имеет важное мировоззренческое и политехническое значение. К ним относятся: тепловое движение, внутренняя энергия, способы изменения внутренней энергии, количество теплоты, удельная теплоемкость вещества, изменение агрегатных состояний вещества (плавление и отвердевание, испарение и конденсация) их объяснение на основе молекулярно-кинетических представлений, превращения энергии в механических и тепловых процессах.

Обилие понятий, которые нужно усвоить учащимся, требует тщательной разработки методики их формирования. Учитель при этом должен опираться на знания, полученные учащимися при изучении первоначальных сведений о строении вещества в VII классе, на понятия о работе и энергии. Это необходимо для объяснения сущности тепловых явлений и формирования основных понятий, таких, как тепловое движение, температура, внутренняя энергия, теплопередача, количество теплоты, удельная теплоёмкость вещества.

Определённые методические трудности возникают в связи с устаревшей терминологией. Основные термины - «теплота», «количество теплоты», «теплоёмкость», «тепловая передача», «теплообмен» - появились в период теплородных представлений, когда под теплотой понимали особую материальную среду. При современных взглядах на природу теплоты такая терминология затрудняет правильное понимание учащимися физической сущности данных терминов и понятий. Однако иной терминологии пока не существует.

Для преодоления трудностей при изучении тем, связанных с формированием у школьников многих сложных и абстрактных понятий, надо идти по пути самого широкого использования демонстрационного и лабораторного физического эксперимента, решения задач и привлечения примеров из жизни, быта, природы и производства.

В неявном виде в данной теме учащиеся знакомятся с первым законом термодинамики и в некоторой степени - со вторым.

Актуальность данной темы дипломной работы заключается в процессе лучшего восприятия учащимися различных сторон и свойств изучаемых процессов и явлений.

Познавательные интересы учащихся к физике складываются из интереса к явлениям, фактам, законам; из стремления познать их сущность на основе теоретического знания, их практическое значение и овладеть методами познания - теоретическими и экспериментальными. Развитие творческих познавательных способностей учащихся - цель деятельности учителя, а применение различных приёмов активизации является средством достижения этой цели. Понимание этого важно для работы учителя.

1. ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»


.1 Тепловое движение


Все тела состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении. При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается, при понижении уменьшается. Следовательно, температура тела зависит от скорости движения молекул. Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел называются тепловыми.

Например, охлаждение воздуха, таяние льда. Каждая молекула в теле движется по очень сложной траектории. Так, например частицы газа движутся на больших скоростях в разных направлениях, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда (рис. 1).


Рисунок 1- Тепловое движение, наблюдаемое под микроскопом


Молекулы газов беспорядочно движутся с большими скоростями (сотни м/с) по всему объему газа. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, изменяя величину и направление скоростей.

Молекулы жидкости колеблются около равновесных положений (т.к. расположены почти вплотную друг к другу) и сравнительно редко перескакивают из одного равновесного положения в другое. Движение молекул в жидкостях является менее свободным, чем в газах, но более свободным, чем в твердых телах. В твердых телах частицы колеблются около положения равновесия. С ростом температуры скорость частиц увеличивается, поэтому хаотическое движение частиц принято называть тепловым. [1, c 3-4]

Наиболее наглядным экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном тепловом движении атомов и молекул является броуновское движение - это движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе. Броуновское движение обнаруживает большое сходство с диффузионным движением молекул и атомов. Беспорядочное движение мелких твёрдых частиц, находящихся в жидкости или газе, впервые в 1827 г. обнаружил при наблюдении в микроскоп английский ботаник Р. Броун. Это явление смогла объяснить лишь молекулярно-кинетическая теория на основе использования представлений о дискретном строении вещества и беспорядочном тепловом движении молекул (атомов). Молекулы жидкости или газа сталкиваются с твёрдой частицей и изменяют направление передаваемого ими импульса непостоянны во времени. Чем меньше размеры и масса частицы, тем более заметными становятся изменения её импульса во времени. Факт существования броуновского движения свидетельствует о молекулярном строение вещества и беспорядочном движении молекул. При нормальных условиях (давление не очень сильно отличается от атмосферного) плотности газов примерно в 1000 раз меньше плотностей жидкостей и твёрдых тел. Следовательно, расстояние между молекулами (атомами) в газах примерно в 10 раз больше, чем в жидкостях и твёрдых телах. Поэтому можно предположить, что в газах молекулы совершают поступательное движение от одного столкновения до другого. В жидкостях и твёрдых телах молекулы (атомы или ионы) в основном колеблются около некоторых положений равновесия, лишь изредка перескакивая из одного места в соседние, вакантные места. При этом в жидкостях таких вакансий много, и перескоки совершаются довольно часто - этим объясняется текучесть жидкостей. В твёрдых же телах таких вакансий мало, и перескоки совершаются редко. Эти предположения хорошо подтвердились в дальнейших исследованиях свойств вещества в разных агрегатных состояниях. [5, c 40-43]


.2 Температура. Измерение температуры

тепловой явление лабораторный урок

Температура (от лат. <#"justify">Для измерения термодинамической температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. Классическим примером термодинамического термометра может служить газовый термометр, в котором температуру определяют методом измерения давления газа в баллоне постоянного объема. Известны также термометры абсолютные радиационные, шумовые, акустические.

Термодинамические термометры - это очень сложные установки, которые невозможно использовать для практических целей. Поэтому большинство измерений производится с помощью практических термометров, которые являются вторичными, так как не могут непосредственно связывать какое-то свойство вещества с температурой. Для получения функции интерполяции они должны быть отградуированы в реперных точках международной температурной шкалы. Самым точным практическим термометром является платиновый термометр сопротивления <#"justify">Разработаны новейшие методы измерения температуры, основанные на измерении параметров лазерного излучения


Таблица №1 - Пересчёт температуры между основными шкалами

в\изКельвинЦельсийФаренгейтКельвин <#"justify">.3 Внутренняя энергия


Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Существует два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная. Чем больше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. Потенциальная энергия определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или его отдельных частей.

Кинетическая и потенциальная энергия - это два вида механической энергии, они могут превращаться друг в друга.

Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела. Таким образом, внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Внутренняя энергия тела зависит от температуры, состояния вещества.

Внутренняя энергия тела не зависит от скорости движения и положения тела относительно других тел.

При повышении температуры тела скорость движения молекул возрастает, внутренняя энергия возрастает. Внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул в теле. Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая работу над телом. Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается.

Внутреннюю энергию тела можно изменить другим способом, без совершения работы. Например, вода в чайнике, поставленном на плиту, закипает. Воздух в комнате нагревается от различных предметов.

Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путем теплопередачи. Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы над ним или самим телом называется теплопередачей. Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от более нагретым телам к менее нагретым.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей. [1, c 4-8]


1.4 Теплопередача


Теплопередача - это процесс переноса теплоты внутри тела или от одного тела к другому, обусловленный разностью температур. Интенсивность переноса теплоты зависит от свойств вещества, разности температур и подчиняется экспериментально установленным законам природы. Чтобы создавать эффективно работающие системы нагрева или охлаждения, разнообразные двигатели, энергоустановки, системы теплоизоляции, нужно знать принципы теплопередачи. В одних случаях теплообмен нежелателен (теплоизоляция плавильных печей, космических кораблей и т.п.), а в других он должен быть как можно больше (паровые котлы, теплообменники, кухонная посуда).

Существуют три основных вида теплопередачи:

.Теплопроводность

2.Конвекция

.Тепловое излучение


.4.1 Теплопроводность

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых телах его можно наблюдать визуально.

Теплопроводность - передача тепла в телах, не сопровождаемая перемещением составляющих их частиц. При теплопроводности перенос энергии осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомов, электронов), обладающих большей энергией, частицам с меньшей энергией.

Теплопроводность есть явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.


Рисунок 2 - Теплопроводность, которая происходит через нагревание кастрюли на электрической плитке


На рисунке 2 изображено нагревание кастрюли на электрической плитке, которое происходит через теплопроводность.

Проделаем опыт. Две проволоки одинаковой длины и толщины - медную и стальную - укрепим так, чтобы их концы попали в пламя свечи. Кусочками воска приклеим к ним маленькие гвоздики. Мы увидим, что с медной проволоки они начнут падать раньше. Значит, теплота по медной проволоке распространяется быстрее, чем по стальной (рис. 3).


Рисунок 3 - Распространение теплопроводности по медной и стальной проволоке


Опыты показывают, что теплопроводность различных веществ различна. Это значит, что при одинаковых условиях они передают теплоту с разной скоростью. [1, c 9-11]

1.4.2 Конвекция

Слово «конвекция» образовано от греческого слова convectio - доставка. Конвекция - это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.

Явление конвекции можно объяснить законом Архимеда и явлением теплового расширения тел. При повышении температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается. Под действием архимедовых сил менее плотная нагретая жидкость поднимается вверх, а более плотная холодная жидкость опускается вниз. Если же жидкость нагревать сверх, то менее плотная теплая жидкость там и останется и конвекция не возникнет.

Так устанавливается круговорот жидкости, сопровождающийся переносом энергии от нагретых участков к более холодным. Совершенно аналогичным образом возникает конвекция в газах.

На рисунке вы видите тень руки с зажженной спичкой. Волнистые тени над пламенем - это струйки поднимающегося теплого воздуха. Такие тени легко получаются на стене темной комнаты при освещении спички фонариком (рис. 4).


Рисунок 4 - Конвекция, возникающая над пламенем зажжённой спички


Такой процесс часто называется естественной конвекцией. Для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или охлаждение сверху), причем нагрев в разных участках должен быть неравномерным.

Кроме естественной конвекции, возможна и вынужденная конвекция. При вынужденной конвекции потоки нагретой (или охлажденной) жидкости или газа переносятся под действием насосов или вентиляторов. Такая конвекция используется в тех случаях, когда естественная конвекция оказывается недостаточно эффективной, а также в состоянии невесомости, когда естественная конвекция невозможна.

Явление возникновения струй или потоков в нагреваемых или охлаждаемых жидкостях и газах называется конвекцией. Кроме того, с точки зрения термодинамики конвекция - это способ теплопередачи, при котором внутренняя энергия переносится потоками неравномерно нагретых веществ.

Теплопередача конвекцией часто встречается в быту. Например, отопительные батареи-радиаторы располагаются вблизи пола под подоконником. Поэтому нагреваемый ими воздух, поднимаясь вверх, смешивается с холодным воздухом, опускающимся от окна. В результате в комнате устанавливается почти равномерная температура. Этого не происходило бы, если бы батареи располагались у потолка. Конвективные потоки возникают и внутри кастрюль с жидкостями, которые нагреваются на кухонной плите.

С явлением конвекции связана работа отопительной системы дома. Отопительная система жилого дома также работает с помощью конвекции. Горячая вода, поступающая в дом, или нагретая в котле, поднимается вверх, а затем спускается по трубам и распределяется по жилым помещениям, отдавая тепло в радиаторах или конвекторах (рис. 5).


Рисунок 5 - Конвенция, связанная с отопительной системой дома

1.4.3 Тепловое излучение

Испускаемый источником свет уносит с собой энергию. Существует много различных механизмов подвода энергии к источнику света. В тех случаях, когда необходимая энергия сообщается нагреванием, то есть подводом тепла, излучение называется тепловым или температурным. Этот вид излучения представлял для физиков конца XIX века особый интерес, так как в отличие от всех других видов люминесценции, тепловое излучение может находиться в состоянии термодинамического равновесия с нагретыми телами.

Обнаружить излучение можно поднеся руку сбоку к раскаленному предмету (рис. 6).


Рисунок 6 - Исследование излучения на фоне раскалённого предмета


Происходящая теплопередача не является конвекцией, поскольку конвекционные потоки теплого воздуха поднимаются вверх. Теплообмен не является и теплопроводностью, поскольку теплопроводность воздуха очень мала. Можно предположить, что теплообмен происходит посредством невидимого излучения.

Лучи могут различным образом поглощаться поверхностями и отражаться от них.

Чтобы несколько более детально исследовать процесс теплообмена, происходящий при излучении и поглощении энергии, расположим на одинаковом расстоянии от двух теплоприемников электролампу (рис. 7).

Рисунок 7 - Исследование излучения на фоне двух теплоприёмников и электролампы


Теплоприемник представляет собой металлическую коробку с отверстием для подсоединения манометра. Одна поверхность теплоприемника - блестящая, другая - черная. К лампе теплоприемники обращены разными сторонами. С помощью шлангов теплоприемники подсоединены к манометру, позволяющему зафиксировать изменение давления воздуха внутри них. Давление воздуха в теплоприемниках будет изменяться при изменении его температуры.

Опыт показывает, что давление, а следовательно и температура воздуха в теплоприемниках повышается, причем в теплоприемнике, обращенном к лампе черной стороной, температура повышается на большую величину, чем в теплоприемнике с блестящей стороной.

Увеличим температуру нити накала лампы. Изменение температур воздуха в теплоприемниках происходит с большей скоростью, чем в предыдущем случае.

Тела с темной поверхностью поглощают лучистую энергию лучше, чем тела со светлой поверхностью.

Тепловое излучение отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.


1.5 Расчёт количества теплоты. Удельная теплоёмкость


Количество теплоты (Q) - энергия <#"225" src="doc_zip8.jpg" />

Рисунок 8 - Горение спички


Удельная теплота сгорания (q) - это величина, показывающая, какое количество теплоты <#"227" src="doc_zip9.jpg" />

Рисунок 9 - Плавление льда


Кристаллизация - процесс фазового перехода <#"159" src="doc_zip10.jpg" />

Рисунок 10 - Кристаллизация воды с образованием льда


Кристаллизация - это процесс выделения твёрдой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов, в химической промышленности процесс кристаллизации используется для получения веществ в чистом виде.

Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или перенасыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких кристалликов - центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы <#"149" src="doc_zip11.jpg" />

Рисунок 11 - Испарение над кружкой чая


Удельная теплота испарения (парообразования) (L) - физическая величина <#"140" src="doc_zip12.jpg" />

Рисунок 12 - Кипящая вода <#"justify">1.Тепловое расширение тел

2.Температура. Измерение температуры. Термометр

.Внутренняя энергия

.Способы изменения внутренней энергии

.Теплопроводность

.Конвекция

.Излучение

.Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении

.Лабораторная работа 4 «Сравнение количеств теплоты при теплообмене»

.Лабораторная работа 5 «Определение удельной теплоемкости вещества»

.Решение задач по теме «Расчет количества теплоты при нагревании и охлаждении»

.Горение. Удельная теплота сгорания топлива. Самостоятельная работа по теме «Внутренняя энергия. Количество теплоты»

.Решение задач по теме «Горение. Удельная теплота сгорания топлива»

.Повторение и систематизация знаний по теме «Количество теплоты»

.Самостоятельная работа по теме «Количество теплоты»

.Плавление и кристаллизация

.Удельная теплота плавления и кристаллизации

.Решение задач по теме «Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления и кристаллизации»

.Испарение жидкостей. Факторы, влияющие на скорость испарения

.Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования

.Решение задач по теме «Кипение жидкостей. Удельная теплота парообразования»

.Тепловые двигатели. Коэффициент полезного действия

.Двигатель внутреннего сгорания

.Повторение и систематизация знаний по теме «Тепловые явления»

.Контрольная работа 2 по теме «Тепловые явления»

Фронтальные лабораторные работы:

  1. Сравнение количества теплоты при теплообмене.
  2. Определение удельной теплоемкости вещества.

Экспериментальные исследования:

  1. Исследование теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел.
  2. Исследование скорости нагревания и охлаждения воды.
  3. Изменение температуры льда в зависимости от времени при его плавлении.
  4. Изучение процесса испарения жидкости.

Демонстрации, опыты, компьютерные модели:

  • Изменение внутренней энергии тел при совершении работы и при теплопередаче.
  • Теплопроводность твердых тел, жидкостей и газов.
  • Конвекция в жидкостях и газах.
  • Излучение и поглощение тепловой энергии телами с различными поверхностями.
  • Калориметр.
  • Плавление и кристаллизация твердого тела.
  • Охлаждение жидкости при испарении.
  • Зависимость скорости испарения жидкостей от температуры, площади свободной поверхности и наличия воздушных потоков.
  • Постоянство температуры кипения жидкости при постоянных внешних условиях.
  • Зависимость температуры кипения от внешнего давления.
  • Устройство и действие двигателя внутреннего сгорания (на модели).

Требования, предъявляемые к уровню подготовки учащихся по теме «Тепловые явления», учащиеся должны:

)иметь представление: о значении явлений теплопередачи в повседневной жизни; о принципах работы двигателя внутреннего сгорания; о роли тепловых машин в жизни человека и об экологических аспектах их использования;

2)знать и понимать: смысл физических понятий (внутренняя энергия, теплопроводность, конвекция, излучение, количество теплоты, удельная теплоемкость, удельная теплота сгорания топлива, удельная теплота плавления, температура плавления, удельная теплота парообразования, температура кипения); способы изменения внутренней энергии;

)уметь: описывать и объяснять на основе представлений о дискретном строении вещества изменения его внутренней энергии, различные виды теплопередачи, переход вещества из одного агрегатного состояния в другое;

)владеть экспериментальными умениями: использовать физические приборы (термометр, калориметр) для определения физических величин: температуры, количества теплоты, удельной теплоемкости; выявлять эмпирические зависимости температуры от времени при различных процессах;

владеть практическими умениями: находить по таблицам значения удельной теплоемкости вещества, удельной теплоты сгорания топлива, удельной теплоты плавления, удельной теплоты парообразования; решать качественные, графические и расчетные задачи по определению количества теплоты в различных тепловых процессах, коэффициента полезного действия теплового двигателя с применением формул количества теплоты при нагревании, плавлении, парообразовании, сгорании топлива. [15]


.2 Методика изучения тепловых явлений


При изучении раздела «Тепловые явления» опираются на сведения из молекулярной физики, полученные учащимися в курсе физики 7 класса. Изложение материала всего раздела строится на использовании представлений о молекулярном строении вещества, но при этом широко используется и энергетический подход к объяснению многих тепловых явлений.

Анализ структуры и содержания раздела «Тепловые явления», показывает, что темы данного раздела включают систему понятий, формирование которых имеет важное мировоззренческое и политехническое значение. К ним относятся понятия о: 1) физическом явлении: плавление и отвердевание, испарение и конденсация, теплопроводность, конвекция, излучение, кипение; 2) физической величине: внутренняя энергия, температура, количество теплоты, удельная теплоемкость вещества, удельная теплота плавления, парообразования, сгорания, КПД теплового двигателя;

) физическом законе: законы сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах, уравнение теплового баланса. [6, с 30]

Анализ литературы по методике преподавания физике, в частности, по методике преподавания рассматриваемой темы, показывает, что при формировании у школьников многих сложных и абстрактных понятий нужно идти по пути самого широкого использования демонстрационного и лабораторного эксперимента, решения задач, привлечение примеров из жизни и быта, природы и производства.

Если исходить из проблемно-деятельностного подхода к формированию основных понятий темы, то рассматриваемые вопросы следуют излагать в одной теме, изменив ее структуру. На мой взгляд, она должна быть следующей:

. Первоначальные понятия темы: тепловое движение, температура, внутренняя энергия, способы ее изменения.

. Энергия топлива. Количество теплоты. Удельная теплоты сгорания.

. Передача теплоты. Способы теплопередачи.

. Экспериментальное исследование изменения состояния вещества при его нагревании и построение графика зависимости температуры от времени нагревания (от количества теплоты).

. Удельная теплоемкость вещества. Расчет количества теплоты при нагревании (охлаждении).

. Удельная теплота плавления. Расчет количества теплоты при плавлении.

. Удельная теплота парообразования. Расчет количества теплоты при кипении.

. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

. Испарение. Насыщенный и ненасыщенный пар.

. Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели и их КПД.

Основные изменения в структуре: все тепловые процессы (нагревание - охлаждение, плавление - кристаллизация, парообразование - конденсация) изучаются одновременно сначала на уровне определения этих явлений и их графического изображения на уроке экспериментального исследования изменения состояния вещества при его нагревании, а затем каждый процесс рассматривается подробно, с установлением соответствующих формул расчета количества теплоты. Такая последовательность изучения материала позволяет осуществить:

) более наглядное сопоставление тепловых процессов: нагревание, плавление, парообразования;

) выполнение учащимися действий «Распознавание тепловых процессов» по графикам зависимости t°C (t мин) или t°C (Q) и «Воспроизведение формул (Q= cm(t2 - t1), Q=m?, Q=mL)» на тех же графиках (см. дидактический материал в конце статьи).

) Использование графического изображения тепловых процессов при выполнении лабораторных работ и решении задач по изучаемой теме.

Предлагается проводить серию опытов, которые демонстрируются как проблемные при введении новых для учащихся понятий: удельной теплоемкости, удельной теплоты плавления, удельной теплоты парообразования, удельной теплоты сгорания.

Для введения понятия удельной теплоёмкости вещества наливают в пробирки одинаковые массы воды и растительного масла. С помощью термопары (можно самодельной: нихром - медь) и зеркального гальванометра показывают, что первоначальная температура обеих жидкостей приблизительно одинакова. Затем обе пробирки помещают в предварительно нагретые пробирконагреаватели (или в стакан с горячей водой) и примерно через 1-2 минуты снова измеряют температуру воды и масла. Опыт показывает, что температура у них изменилась по-разному. Учащимся предлагается сделать вывод. В итоге обсуждения результатов опыта и вводится понятие удельной теплоемкости вещества.

Аналогичным образом водится понятие удельной теплоты плавления. Для проведения опыта по сравнению удельной теплоты льда и гипосульфита необходимо взять одинаковое количество льда (при 0°C) и гипосульфита (при 48°C), предварительно нагретых до температуры плавления. Затем пробирку со льдом и гипосульфитом одновременно помещаем в стакан с нагретой водой. Лед в стакан с водой при температуре t1, а гипосульфит при температуре t2=t1+48°C. (Чтобы сообщить им одинаковое количество теплоты). Через некоторое время <#"136" src="doc_zip13.jpg" /><#"412" src="doc_zip14.jpg" />

3. РАЗРАБОТКА УРОКОВ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ»


.1 Урок изучения нового материала по теме «Виды теплопередачи»


Тема: Виды теплопередачи

Тип урока: урок изучение нового материала

Цели:

1)Образовательная - формирование понятий о теплопередачи, о значении теплопередачи в природе и технике, формирование умений по проведению и объяснению результатов физических опытов.

2)Развивающая - развивать умение ясно выражать свои мысли, формулировать гипотезу.

3)Воспитательная - умение анализировать свою деятельность и деятельность своих товарищей, формирование способностей в принятии совместного решения.

Оборудование и приборы: штатив, медная проволока, спиртовка, маленькие гвоздики, стакан, чайная ложка, вода, холодная и горячая, колба, кристаллики марганцовки.

Ход урока:

На уроке реализуется схема: вызов - осмысление - рефлексия.

1)Организационный момент:

Для концентрации внимания проводится разминка Карманное письмо. Учащимся предлагается описать ту вещь, которая оказалась у него в кармане пиджака, портфеля. Пояснить, почему она там оказалась. Эта разминка способствует концентрации внимания учащихся.

2)Стадия вызова:

Работа в группах по 7-8 человек. Группы получают карточку (карточка №1).

Учитель: Обсудите в группе ответы на указанные вопросы. Подготовьте общий ответ.

Карточка №1

. Что происходит при контакте тел с разной температурой?

. Сколько существует способов изменения внутренней энергии?

. Докажите на опыте, что оба способа дают один и тот же результат.

. На штативе закреплена медная проволока, на которой с помощью воска прикреплены гвоздики. Свободный конец проволоки нагревают с помощью спиртовки. Что будет происходить? К какому способу изменения внутренней энергии вы отнесёте данный опыт.

. В стакан с горячей водой поместили чайную ложку. Опишите изменения, которые будут наблюдаться через 30 секунд. Измениться ли внутренняя энергия?

. В колбу с водой опустили кристаллики марганцовки. Колбу нагревают с помощью спиртовки. Сделайте предположение, что вы увидите по мере нагревания колбы. К какому виду изменения внутренней энергии вы отнесёте данный опыт.

. Сидя у костра, вы ощущайте тепло. По какому способу происходит изменение внутренней энергии.

. Анализируя ответы на вопросы №4, №5, №6 сформулируйте тему урока.

Заслушивание выдвинутых гипотез, формулировка темы занятия. Заполнение столбца №1 Бортового журнала (таблица №3):


Таблица №3 - «Бортовой журнал»

1. Предполагал2. Установил экспериментально3. Узнал из учебника

3) Стадия осмысления:

Экспериментальная работа. Учитель предлагает учащимся сверить свои идеи с результатом опыта. Для подтверждения выдвинутых гипотез необходимо провести физический эксперимент и подтвердить свои идеи по вопросам №4; №5, №6. Презентация проведенных опытов: группа №1 выполняет опыт из вопроса №4, группа №2 выполняет опыт из вопроса №6, группа №3 выполняет опыт из вопроса №5. По окончанию работы заполняется столбец №2 Бортового журнала

Работа с учебником. Каждой группе выдается две карточки (с заданиями карточка №2 и карточка - подсказка №3). Учащиеся работают по единому тексту. Каждый ученик ищет ответ на поставленные вопросы, записывает в тетрадь ответы и докладывает результаты своей работы эксперту группы. Заполняется столбец №3 Бортового журнала. Один из группы оформляет бортовой журнал на ватмане.

Карточка №2

. Прочитать текст целиком уловить смысл, не вдаваясь в подробности.

. В тексте найти описание своего опыта или аналогичного.

. Из карточек на вашем столе выбрать ту, которая подходит к вашему опыту и провести доказательство того, что в ней написано.

. Используя данную карточку, подготовить выступление по данному вопросу.

. Расскажите о своих выводах членам родной группы.

. Подготовьте выступление от группы.

Презентация ответов. Эксперты каждой группы докладывают результат работы каждого ученика, либо общий вариант ответа. Каждая группа представляет свой Бортовой журнал.

)Рефлексия.

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

1.Какой вид теплопередачи может существовать через вакуум?

2.В каком чайнике светлом или темном вода дольше не остынет? Почему?

.Почему жидкости и газы нагреваются снизу?

.Основной вид теплопередачи?

.Какой вид теплопередачи менее понятен?

.Как вы оцениваете свою работу на уроке?

Ответы на вопросы учащиеся выполняют на листочках.


Рисунок 14 - Виды теплопередачи


) Домашнее задание.

Составить презентацию в программе Power Point Примеры теплопередачи в природе и технике.


.2 Комбинированный урок по теме «Кипение»


Тема: Кипение

Тип урока: комбинированный урок

Цели:

)Образовательная - усвоение понятия кипение; обеспечить продолжить формировать умение учеников применять основные положения МКТ в объяснении физических явлений.

2)Развивающая - развитие интеллектуальных умений: анализировать, выделять главное, существенное в изучаемом материале, делать выводы; формирование общеучебных умений; развитие самостоятельности; развитие познавательного интереса.

)Воспитательная - формирование основных мировоззренческих идей: познаваемость мира и его закономерностей; причинно-следственные связи явлений.

Оборудование: электроплитка, колба с водой, термометр для измерения температуры жидкости, штатив, стакан с водой, резиновая медицинская груша, пробка для колбы с отверстием, насос Комовского, стеклянный колпак с подставкой для демонстрации пониженного давления.

Ход урока:

. Организационный момент:

Объявление учителем темы и целей урока. Учитель обращает внимание на эпиграф на доске: Наблюдение и опыт являются основными источниками знаний при изучении физических явлений.

2. Фронтальный опрос по домашнему заданию:

Учитель задает вопросы:

1.Как называется явление превращения жидкости в пар?

-Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.

2.Какие два способа парообразования существуют?

-Испарение и кипение.

Учитель:

Сегодня мы познакомимся со вторым способом парообразования - кипением. Для этого проведем эксперимент. Поставим на плитку колбу с водопроводной водой, опустив туда термометр, закрепленный на штативе. В процессе наблюдения продолжим отвечать на вопросы по домашнему заданию.

3.Какое явление называется испарением?

-Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.

4.Объясните механизм испарения с точки зрения М.К.Т.

-Все тела состоят из молекул, которые непрерывно и хаотично движутся, причем с различными скоростями. Если быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Все вылетевшие молекулы образуют пар. У оставшихся молекул при соударении друг с другом меняется скорость, и найдутся такие молекулы, которые могут оказаться у поверхности и вылететь из жидкости. Этот процесс непрерывен, поэтому жидкость испаряется постепенно.

5.Почему испарение происходит при любой температуре?

-Так как молекулы движутся при любой температуре.

6.От чего зависит скорость испарения жидкости?

-От рода вещества, температуры, площади поверхности, скорости удаления молекул от поверхности жидкости.

7.Почему испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости?

-Так как от температуры зависит скорость молекул.

8.Как и почему зависит скорость испарения от площади поверхности жидкости?

-Чем больше площадь поверхности, тем большее количество молекул может вылететь из жидкости.

9.Почему лужи быстрее испаряются в ветреную погоду?

-Испарившиеся молекулы не могут возвратиться обратно в жидкость.

10.Что называется конденсацией пара?

-Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией пара.

11.При каких условиях происходит конденсация пара?

-Когда пар становится насыщенным, то есть находится в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Вернемся к нашему эксперименту и запишем этапы кипения, которые пронаблюдали:

·Испарение с поверхности жидкости усиливается по мере увеличения температуры. Иногда может наблюдаться туман (сам пар не виден).

·На дне и стенках сосуда появляются пузырьки воздуха.

Вопрос учителя:

Почему пузырьки воздуха появляются на дне и стенках сосуда?

Сначала нагревается сосуд, а затем жидкость на дне и у стенок. Так как в воде всегда есть растворенный воздух, то при нагревании пузырьки воздуха расширяются и становятся видимыми.

·Пузырьки воздуха начинают укрупняться, появляются по всему объему, причем в пузырьках будет не только воздух, но и водяной пар, так как вода начнет испаряться внутрь этих пузырьков воздуха. Появляется характерный шум.

Поясним это явление.

При достаточно большом объеме пузырька он под действием Архимедовой силы начинает подниматься вверх. Так как жидкость прогревается способом конвекции, то температура нижних слоев больше температуры верхних слоев воды. Поэтому в поднимающемся пузырьке водяной пар будет конденсироваться, а объем пузырька уменьшаться. Соответственно давление внутри пузырька будет меньше, чем давление атмосферы и столба жидкости, оказываемое на пузырек. Пузырек будет захлопываться. Слышен шум.

·При определенной температуре, то есть когда в результате конвекции прогреется вся жидкость, с приближением к поверхности объем пузырьков резко возрастает, так как давление внутри пузырька станет равным внешнему давлению(атмосферы и столба жидкости). На поверхности пузырьки лопаются, и над жидкостью образуется много пара. Вода кипит.

Итак, признаки кипения:

·много пузырьков лопается на поверхности;

·много пара.

Условие кипения: давление внутри пузырька равно давлению атмосферы плюс давление столба жидкости над пузырьком.

Что же такое кипение?

Кипение - это парообразование, которое происходит в объеме всей жидкости при постоянной температуре.


Какая температура называется температурой кипения?

Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения.

Исследуем зависимость температуры кипения от внешнего давления.

Демонстрация: колбу с кипящей жидкостью снимем с плитки и закроем ее пробкой с вставленной в нее грушей. При нажатии на грушу кипение в колбе прекращается. Почему?

При нажатии на грушу мы увеличили давление в колбе, и условие кипения нарушилось.

Таким образом, мы показали, что с увеличением давления температура кипения увеличивается.

Демонстрация: стакан с холодной водой и вставленным в нее термометром помещаем под стеклянный колокол. С помощью насоса откачиваем из под него воздух. По мере уменьшения давления в стакане наблюдаем этапы закипания жидкости, при этом температура остается низкой.

Температура кипения зависит от давления.

Температура кипения некоторых веществ, приведена в таблице учебника. Рассмотрим ее.

Вопросы по таблице:

У каких веществ минимальная температура кипения? Максимальная?

От чего это зависит? Что определяет температуру кипения для того или иного вещества?

Возьмем на заметку! Так как кипение происходит при постоянной температуре для данного вещества, то при приготовлении пищи можно убавить горелку, если вода уже закипел. Тем самым сэкономить топливо.

Сравним два способа парообразования:

Общие признаки: это явления парообразования, которые зависят от внешнего давления и рода вещества.

Различия:

Испарение происходит с поверхности жидкости, при любой температуре.

Кипение происходит во всем объеме, при определенной для каждого вещества температуре.

. Закрепление нового материала:

. Что называется кипением?

. Каковы этапы закипания жидкости?

. Можно ли считать шум признаком кипения?

. Каковы признаки кипения?

. При каком условии жидкость кипит?

. Какую температуру называют температурой кипения?

. Как зависит температура кипения от внешнего давления?

. Что общего и в чем различие между испарением и кипением?

. На чем основан принцип действия кастрюли скороварки?

.Для стерилизации медицинских инструментов кипячением используют металлические коробки с плотно подогнанной крышкой. Почему? И почему открывать их нужно очень осторожно?

.Могут ли туристы сварить яйцо вкрутую, находясь высоко в горах?

4. Оценивание работы учащихся.

. Домашнее задание:

§18, повторить §16, 17 (А.В. Пёрышкин).

3.3 Урок-лабораторная работа по теме «Агрегатные состояния вещества»


Тема: Агрегатные состояния вещества

Тип урока: урок-лабораторная работа

Цели:

)Обучающая - проверить знание у учащихся понятий: плавление, кристаллизация, парообразование, температура плавления, отвердевания и кипения; научить учащихся применять знания, полученные при изучении темы Тепловые явления , на практике.

2)Развивающая - развивать операционный стиль мышления учащихся и синтетическое мышление; развивать умения и навыки проведения компьютерного эксперимента; продолжить работу над развитием интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы, конкретизация.

)Воспитывающая - формировать целостное восприятие научной картины мира; воспитывать аккуратность, умения и навыки рационального использования своего времени, планирования своей деятельности, а также бережливость по отношению к учебному материалу.

Оборудование и приборы: на каждом столе учащегося: по три листа чистой бумаги, шарики из пластилина, три бумажные стрелки с надписями плавление, кристаллизация, парообразование, стакан с дробленым льдом, спиртовка, стакан с горячей водой, термометр, карточка-отчет для каждого учащегося. На столе учителя: компьютер с мультимедийным проектором.

Ход урока:

. Введение

Показ презентации в программе Power Point на тему Плавление, кристаллизация, парообразование и конденсация в промышленности, природе, быту. (Приложение А)

. Актуализация знаний

Каждая картинка разбирается отдельно, и учащиеся подводятся к теме урока.

. Основной этап урока

Перечислите агрегатные состояния, которые вы знаете. Опираясь на свои знания о молекулярном строении вещества, объясните отличие между ними?

Если перевести вещество из твердого состояния в жидкое, то этот процесс называется … ПЛАВЛЕНИЕ. На экране появляется слово плавление (смотрите рис. 15).

Смоделируйте на листах выданной вам бумаги этот процесс, а молекулами вам послужат шарики пластилина. Подпишите, где получилось твердое тело, а где жидкое. Обозначьте этот процесс с помощью стрелки.


Рисунок 15 - Процесс плавление


Результат для проверки появляется на экране.

Что произошло со связями между молекулами? На экране смоделирован процесс разрушения кристаллической решетки.

Температура, при которой плавится вещество, называется … ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЛАВЛЕНИЯ. Поставьте это условие в ваш процесс (учащиеся ставят над стрелкой значок tплавления).

Переход из жидкого состояния в твердое называется … КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ. На экране появляется слово кристаллизация (смотрите рис. 16).

Смоделируйте это явление с помощью пластилина. С помощью стрелки обозначьте этот процесс. Кристаллизация происходит при температуре кристаллизации.


Рисунок 16 - Процесс кристаллизации


Модель явления появляется на экране.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется … ПАРООБРАЗОВАНИЕМ. На экране появляется слово парообразование (смотрите рис. 17). Различают два вида парообразования: испарение и кипение.

Смоделируем ситуацию перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Что произошло со связями между молекулами? С помощью стрелки обозначьте этот процесс.


Рисунок 17 - Процесс парообразования


Модель явления появляется на экране.

А теперь побудем в роли ученых и пронаблюдаем эти процессы, сделаем выводы и рассчитаем количество теплоты, которое необходимо затратить на то, чтобы кусочек льда превратить в пар.

Возьмите свою карточку-отчет и в ней опишите результаты своего исследования. Учащиеся работают в парах, но отчеты предоставляют индивидуальные. Маленький кусочек льда плавится в металлическом сосуде, образовавшаяся вода нагревается и доводится до кипения, а затем испаряется. Ребята замечают температуру плавления и температура парообразования. Заносят полученные данные в карточку-отчет. Наблюдают процесс кипения. В карточке записывают условие задачи. Строят график. Обозначают буквами каждый процесс и подписывают его. Производят расчет по необходимым формулам и вычисляют общее количество теплоты (смотрите рис. 18).

Карточка-отчёт


Рисунок 18 - Построение графика тепловых явлений


На данном этапе учащимся можно предложить решить задачу:

Какое количество теплоты потребуется для превращения 100 гр. льда, взятого при температуре -5 0С в пар?

По окончании обсудить результаты.

А теперь вернемся к нашим смоделированным процессам и попробуем ответить на вопрос, почему на участках ВС и DE, соответствующих процессам плавления и парообразования, температура вещества не изменялась?

Куда тратилась энергия от спиртовки? Учащиеся выстраивают цепочку моделей на партах, а учитель на экране (смотрите рис. 20).


Рисунок 20 - Разрушение кристаллической решетки


Учащиеся обдумывают ответ на вопрос и записывают его на карточках. На экране возникает правильный ответ. Смоделировать на компьютере разрушение кристаллической решетки, а затем связей между молекулами жидкости. Учащиеся проверяют свою догадку и в случае несовпадения изменяют свое мнение. После этого карточки сдают учителю.

. Заключение

Сейчас время нашего урока подходит к концу. И пусть мы не решили всех проблем, но ведь и наше путешествие по дорогам физики не заканчивается!


.4 Урок обобщения и систематизации знаний по теме «Тепловые явления»


Тема: Тепловые явления

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний

Вид урока: урок-соревнование

Цели:

5)образовательная - закрепить знания по теме, продолжить формирование умения решать количественные и качественные задачи; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств;

6)развивающая - развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения интеллектуальных проблем, физических задач и выполнения экспериментальных исследований; способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

7)воспитательная - формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся.

Оборудование и приборы: таблицы и схемы с неполными данными; карточки-задания на эстафету; карточки-задания «Решение задачи»; листы с формулами для эстафеты; карточки с графиками; термометр, модель двигателя внутреннего сгорания, модель паровой турбины, теплоприёмник, прибор по теплопроводности, термос.

Рекомендации к проведению урока:

Урок-соревнование проводится для повторения, обобщения и систематизации знаний по теме «Тепловые явления». Учащиеся класса заранее делятся на команды, обычно по количеству рядов. Каждая команда выбирает капитана. Урок состоит из пяти конкурсов. При подведении итогов учитывается активность каждого ученика и команды в целом. Учитель заранее готовит ведомость и вносит в нее оценки за ответы. В итоге побеждает команда, получившая наибольшее количество баллов.

Структура урока:

. Вступительное слово учителя - 2 мин.

. Проведение конкурсов:

  1. Конкурс «Знаешь ли ты определения и формулы?» - 8 мин.
  2. Конкурс «Смекалистые» - 10 мин.
  3. Конкурс «Кто быстрее решит задачу?» - 10 мин.
  4. Конкурс «Ярмарка графиков» - 3 мин.
  5. Конкурс «Знаешь ли ты физические приборы?» - 8 мин.

3. Подведение итогов конкурсов - 4 мин.

Ход урока:

1.Вступительное слово учителя:

Про теплоту начнём рассказ,

Всё вспомним, обобщим сейчас.

Энергия! Работа до кипения!

Чтоб лени наблюдалось испарение!

Мозги не доведём мы до плавления,

Их тренируем до изнеможения!

В учение проявим мы старание,

Идей научных в виде обаяния!

Задачу мы любую одолеем

И другу мы помочь всегда сумеем!

И проявляем мы себя в труде,

Как двигатель с высоким КПД!

Но как же жизнь бывает непроста,

С той дамой, что зовётся «Теплота»!

2. Проведение конкурсов:

) Конкурс «Знаешь ли ты определения и формулы?»

В этом конкурсе командам даются карточки - задания с неполными данными, которые ребята должны заполнить.

Тепловое движение - ______________________________________.

Внутренняя энергия - ______________________________________.

______________ - совершить работу или теплопередачей.

______________ - изменение внутренней энергии без совершения работы.

Теплопроводность - _______________________________________.

Конвекция - ______________________________________________.

______________ - перенос энергии с помощью невидимых лучей, испускаемых нагретым телом.

______________ - Q, энергия, которую тело получает или отдаёт в процессе теплопередачи.

Удельная теплоёмкость - ________________________________.

Плавление - _____________________________________________.

__________ - процесс обратный плавлению.

__________ - процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние.

Конденсация - ___________________________________________.

Температура плавления - __________________________________.

____________ - температура, при которой жидкость кипит.

____________ - пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Удельная теплота плавления - _______________________________

________________________________________________________.

Кипение - _______________________________________________.

____________ - количество теплоты, необходимое для превращения жидкости массой 1 килограмм, взятой при температуре кипения, в пар.

____________ - температура, при которой пар становится насыщенным.

Относительная влажность воздуха - __________________________

________________________________________________________.

Удельная теплота сгорания топлива - _________________________

_________________________________________________________.

КПД теплового двигателя - __________________________________

_________________________________________________________.

Заполнить пустые рамки в схеме, соединить рамки линиями - стрелками.

Заполнить пробелы таблицы.



Таблица №4 - Физические процессы

Физический процесс.Формула для расчёта количества теплоты.Физические постоянные.Объяснение с энергетической точки зрения.Объяснение с молекулярной точки зрения.1.НагреваниеC -удельная теплоёмкость Дж [c] = ------ кг×0С Скорость движения молекул увеличиваетсяQ=cm(t2-t1); Q<0Энергия выделяется.3. Плавление?-удельная теплота плавленияПроисходит разрушение кристаллической решётки твёрдого телаQ=-?mЭнергия выделяется.5. ИспарениеL - удельная теплота парообразования.Разрываются связи между молекулами жидкостиQ=-LmЭнергия выделяется.6. Сгорание топливаq-удельная теплота сгорания топлива. C+O2?CO2

По итогам первого конкурса выбираются капитаны каждой команды и члены жюри. Максимальное количество баллов за каждое задание этого конкурса - 10. Все задания каждой команде даются одновременно.

) Конкурс «Смекалистые»

На карточках написаны качественные задачи. Представители команд вытаскивают карточки и отвечают на вопросы. Всего команда отвечает на 6-8 вопросов. Заполненный лист передаётся жюри, которое оценивает работу на правильность и скорость.

  1. Обыкновенный или пористый кирпич обеспечивает лучшую теплоизоляцию здания? Почему?
  2. Расскажите, основываясь на своих жизненных наблюдениях, что защищает от зимних морозов различных животных и птиц? Какую роль при этом играет теплопроводность меха, пера, подкожного жира и т.п.?
  3. На каком из участков поля, покрытого снегом или льдом, лучше сохраняются озимые посевы?
  4. В алюминиевый и стеклянный сосуды одинаковой емкости наливают горячую воду. Какой сосуд быстрее нагреется до температуры налитой в нее воды?
  5. В каком случае кусок льда, внесенный в комнату, растает быстрее: когда его просто положат на стол или когда сверху прикроют шерстяным платком?
  6. Один утюг нагрет до 2000С, а другой - до 4000С. Излучение какого из них больше?
  7. Почему чистое оконное стекло под действием солнечных лучей почти не нагревается, а стекло закопченное нагревается?
  8. Почему вода в пол-литровой кружке закипает на плите скорее, чем в большом чайнике?
  9. Почему чайник с небольшим количеством воды остывает быстрее, чем наполненный доверху?
  10. В комнату вносят два сосуда: один, наполнен горячей водой, другой - маслом. Массы и температуры жидкостей одинаковы. Какой из сосудов остынет быстрее? Как изменится при остывании жидкостей их внутренняя энергия? Почему?
  11. В сосуды налили равные массы кипятка. В один сосуд опустили стальной шар, а в другой - медный. В каком из сосудов температура воды при этом понизится больше? (Начальные температуры и массы шаров одинаковы.)
  12. Опишите превращения энергии, которые будут происходить при падении на пол резинового и пластилинового шаров. В чем различие этих процессов?
  13. Газ в сосуде, нагреваясь, поднимает поршень. Какие изменения и превращения энергии происходят в этом случае?
  14. Для осушения вымытых рук применяют «воздушное полотенце», представляющее собой струю теплого сухого воздуха, создаваемую специальным аппаратом. Объясните действие такого «полотенца».
  15. Будет ли испаряться вода из стакана, если его перенести из теплого помещения на улицу, где температура 00С?
  16. Свежевыпеченный хлеб весит больше, чем тот же хлеб остывший. Почему?
  17. Укажите, основываясь на жизненных наблюдениях, что защищает от зимних морозов различных животных и птиц.
  18. С какой целью ручки наружных дверей нередко бывают снабжены деревянными накладками в тех местах, где за них берутся руками?
  19. На основе своих наблюдений ответьте на вопрос, какие условия необходимы, чтобы вода была жидкой? Чтобы она затвердела? Чтобы закипела и превратилась в пар?
  20. Будет ли таять лед, если его внести в комнату, температура в которой 00С?
  21. На весах уравновесили два стакана с водой, один с кипятком, другой с холодной водой. Через некоторое время равновесие весов нарушилось. Почему?
  22. Почему продолжительность варки мяса до готовности не зависит от того на сильном или слабом огне кипит бульон?
  23. Почему в банях и прачечных некоторые металлические трубы, по которым подается вода, покрыты капельками воды, тогда как поверхность других труб сухая?
  24. Почему не кипит вода в открытой стеклянной пробирке, опущенной в кипящую воду?
  25. Кирпич кажется на ощупь теплее, чем мрамор при той же температуре. Какой материал обладает лучшими теплоизоляционными свойствами?

3) Конкурс «Кто быстрее решит задачу?»

Каждой команде даётся одинаковая задача (или по одной равноценной). Оценивается быстрота и качество работы.

Задача: Какое количество теплоты потребуется, чтобы превратить лёд массой 2 кг в воду, затем килограмм воды в пар?

) Конкурс «Ярмарка графиков»

Учащимся каждой команды по графику нужно определить процессы, вещество, температуру, время прохождения процессов; получить как можно больше информации из графика, составить связный рассказ. График может быть один на всех, или отдельно на каждую команду. Оценивается каждый правильный ответ (по одному баллу).

5)Конкурс «Знаешь ли ты физические приборы?»

Капитанам команд необходимо рассказать название и применение каждого прибора.

Выставляются приборы:

1.Термометр;

2.Двигатель внутреннего сгорания;

.Паровая турбина;

.Термос;

.Теплоприёмник;

.Прибор по теплопроводности.


Рисунок 21 - График тепловых явлений


После проведения игры подводятся итоги: за каждый конкурс, кроме первого и конкурса с графиком, по 5 - 10 баллов (по решению жюри).

. Подведение итогов конкурсов.


Таблица №5 - Составление итоговой таблицы и выявление победителя

1конкурс2конкурс3конкурс4конкурс5конкурсОбщее количество баллов1 команда2 команда3 команда

.5 Урок проверки и коррекции знаний и умений по теме «Тепловые явления»


Тема: Тепловые явления

Тип урока: урок проверки и коррекции знаний и умений

Вид урока: тестовые задания

Цели:

8)образовательная - повторить, обобщить, закрепить знания по теме, продолжить формирование умения решать количественные и качественные задачи; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств;

9)развивающая - развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения интеллектуальных проблем, физических задач и выполнения экспериментальных исследований;

10)воспитательная - развить умение наблюдать, сравнивать и сопоставлять изучаемые явления, выделять общие признаки; формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся.

Оборудование: карточки с тестовыми заданиями.

Ход урока:

)Организационный момент:

Объявление учителем о целях урока и плана предстоящей работы.

) Практическая часть:

Учащимся предлагаются тестовые задания на два варианта.

Вариант 1. Задания на понимание процесса познания физических объектов и явлений

. Что такое внутренняя энергия?

) Внутренняя энергия - это движение частиц.

) Внутренняя энергия - это количество теплоты.

) Внутренняя энергия - это характеристика движения и взаимодействия частиц.

) Внутренняя энергия - это движение и взаимодействие частиц вещества.

) Нет верного ответа.

. Укажите основные средства описания тепловых явлений.

) Теплопередача, внутренняя энергия, теплоемкость.

) Внутренняя энергия, температура, удельная теплоемкость.

) Температура, кипение, удельная теплота сгорания.

) Конденсация, удельная теплота плавления, КПД.

) Испарение, количество теплоты, удельная теплота парообразования.

. Какое из утверждений можно считать гипотезой при изучении конвекции?

) Конвекция - это понятие.

) Конвекцию можно изучать экспериментально.

) Конвекцию можно изучать теоретически.

) Конвекция - вид теплопередачи.

) Конвекция используется в технике.

4. Какое из приведённых описаний можно назвать моделью теплопроводности?

1) Количество теплоты переходит от одного тела к другому.

) Часть внутренней энергии от одного тела переходит к другому.

) Интенсивное колебательное движение одних частиц тела передается путем взаимодействия другим частицам.

) При теплопроводности изменяется температура.

) Нет верного ответа.

5. В каком из высказываний перечислены лишь объекты природы?

1) Внутренняя энергия, кипение, теплота.

) Вода, теплопередача, испарение.

) Лед, вода, испарение.

) Воздух, вода, теплопередача.

) Нет верного ответа.. Качественное описание физических объектов и явлений

6. Изменяется ли внутренняя энергия книги, если она со стула была поднята на стол?

1) Увеличилась.

) Уменьшилась.

) Сначала увеличилась, затем уменьшилась.

) Не изменилась.

) Нет верного ответа.

7. Почему при температуре 0°С деревянная палка кажется теплее, чем ножницы?

1) Палка имеет большую температуру, чем ножницы.

) Палка имеет большую массу.

) Температура палки и ножниц - одинаковая.

) У дерева меньше теплопроводность.

) Нет верного ответа.

8. Что характеризует удельная теплота парообразования?

1) Испарение жидкости.

) Теплопроводность тела.

) Охлаждение тела.

) Нагревание тела,

) Кристаллизацию воды.

9. От чего зависит температура кипения воды?

1) От нагревателя.

) От рода жидкости, от ее температуры.

) От примесей, от атмосферного давления.

) От давления.

) Нет верного ответа.

10. Какое физическое явление описывает формула Q = cm(t2°- t1°)?

1) Конвекцию.

) Теплопередачу.

) Плавление.

) Испарение.

) Кристаллизацию жидкости.

11. В какой последовательности и какие следует поставить опыты, чтобы проверить гипотезу: «теплопроводность, по-видимому, зависит от рода вещества» (смотрите рис. 22)?

) 1, 2, 3.

) 1, 2, 4.

) 1, 3, 5.

) 2, 4, 6.


Рисунок 22 - Теплопроводность в веществах различного рода


. На каких участках графика плавления и кристаллизации (смотрите

рис. 23) кинетическая энергия частиц вещества увеличивается?

) 1, 2.

) 2, 3.

) 2, 5.

) 1, 3.

) 3, 4.


Рисунок 23 - График плавления и кристаллизации


. Изменяется ли внутренняя энергия воды, если при температуре 0°С она превращается в лед?

) Не изменяется.

) Увеличивается.

) Уменьшается.

) Вначале увеличивается, потом уменьшается.

) Вначале уменьшается, затем увеличивается.

. В какой момент работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания внутренняя энергия топлива максимальна?

) В начале такта всасывания.

) К концу такта всасывания.

) К концу такта сжатия.

) Внутренняя энергия топлива постоянна.

) Нет верного ответа.. Количественное описание физических объектов и явлений

. Нагретый камень массой 4 кг, охлаждаясь в воде на 1°С, передает ей 1,68 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня?

) 0,0002 Дж/кг°С.

) 0,0001 Дж/кг°С.

) 6720 Дж/кг°С.

) 420 Дж/кг°С.

) Нет верного ответа.

. При передаче телу массой m некоторого количества теплоты, агрегатное состояние вещества не изменилось. Какую закономерность надо использовать, чтобы рассчитать количество переданной теплоты?

) Q = 0.

2) Q = cm (t2°- t1°).

) Q = ?m.

) Q = - Lm.

5) Нет верного ответа.

. Удельная теплота парообразования эфира 0,4?106 Дж/кг. Что это значит?

) Когда эфир испаряется, то выделяется 0,4 106 Дж/кг тепла.

) Это физическая величина, которая показывает, что для обращения в пар 1 кг эфира без изменения температуры, необходимо подвести 0,4? 106 Дж теплоты.

) Чтобы жидкий эфир превратился в пар, надо к нему подвести 0,4? 106 Дж энергии.

) Внутренняя энергия эфира в газообразном состоянии больше, чем в жидком на 0,4? 106 Дж.

) Нет верного ответа. Применение знаний в усложненной ситуации

. Как доказать, какой из объектов - вода или железная гиря массой по 1 кг - потребует большего количества теплоты при нагревании на один градус?

Для ответа перечислить последовательность действий.

. В сосуды с одинаковой площадью дна налили по 200 г воды (смотрите рис. 24). В каком сосуде и почему вода закипит быстрее, если их поставить на одинаковые электрические плитки?

) В сосуде 1, так как здесь свободная поверхность воды меньше.

) В сосуде 2, так как здесь условие тепло приема лучше.

) Закипит одинаково, раз масса воды одинаковая.

) Теоретически ответить невозможно.


Рисунок 24 - Сосуды с одинаковой площадью дна


Вариант 2. Задания на понимание процесса познания физических объектов и явлений

. Какое физическое движение называют тепловым?

) Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела.

) Беспорядочное движение частиц.

) Хаотическое движение тел.

) Явление теплопередачи.

) Взаимодействие частиц, из которых состоят тела.

. Всегда ли для объяснения тепловых явлений достаточно использовать понятие о теплопередаче?

) Не всегда.

) Всегда.

) Можно лишь при нагревании.

) Можно для случая агрегатных превращений.

) Нет верного ответа.

. Удельная теплоёмкость вычисляется по формуле с=Q/m?t°. Зависит ли она от массы, количества теплоты, разности температур?

) От массы не зависит.

) Зависит от количества теплоты.

) Зависит от разности температур.

) Зависит от массы, количества теплоты, разности температур.

) Нет верного ответа.

. Что такое научная гипотеза?

) Опытный факт.

) Физическая величина.

) Формула закона.

) Предположение о природе явления.

) Определение закона.

. В каком из высказываний перечислены лишь физические величины?

) Внутренняя энергия, теплопередача.

) Энергия, температура, работа.

) Энергия, пар, конденсация.

) Испарение, температура, теплоемкость.

) Нет верного ответа.. Качественное описание физических объектов и явлений

. Изменяется ли внутренняя энергия человека, если он пьет теплый чай?

) Не изменяется, раз не изменяется температура человека.

) Изменяется, раз увеличивается масса человека.

) Не изменяется, раз чай только теплый.

) Внутренняя энергия человека не зависит от чая.

) Нет верного ответа.

7. Можно ли термос использовать для сохранения внутренней энергии холодной воды в жаркую погоду?

1) Можно, только ненадолго.

) Нет, внутренняя энергия воды не зависит от погоды.

) Нет, термос предназначен для горячей воды.

) Да, в термосе вода охлаждается.

) Нет верного ответа.

8. Определите основное свойство явления конвекции.

) Не происходит переноса вещества.

2) Происходит теплопередача с помощью переноса вещества.

) Конвекция не зависит от нагревателя.

) Конвекция наблюдается в природе.

) Конвекция используется в технике.

9. С помощью какой установки (смотрите рис. 25) можно исследовать явление излучения?

1) 1.

) 2.

) 3.

) 4.

) Нет нужной установки.


Рисунок 25 - Установки для исследования тепловых явлений


. Назовите характерные явления, которые наблюдаются в жидкости перед кипением.

) Повышается температура, образуется пар.

) Всплывает большое количество пузырьков, усиливается парообразование.

) Наблюдается конвекция в жидкости.

) Происходит теплопередача, движение частей жидкости.

) Нет верного ответа.

. Чем отличается кипение от испарения?

) Ничем.

) Кипение - физическое явление, а испарение - нет.

) Испарение нельзя наблюдать.

) Кипение и испарение происходят при одинаковой температуре.

) Нет верного ответа.

. Два полных стакана с водой комнатной температуры оставили на столе, причем один из стаканов закрыли. Как будет изменяться внутренняя энергия воды?

) Внутренняя энергия не будет изменяться.

) При испарении внутренняя энергия воды в открытом сосуде уменьшается, в закрытом стакане пар не улетучивается, энергия не изменяется.

) Вода охлаждается, внутренняя энергия в обоих стаканах уменьшается.

) Нет верного ответа.

13. В облаке водяной пар превращается в кристаллы - снежинки. Нагревается или охлаждается в результате этого процесса окружающий воздух?

1) Нагревается.

) Охлаждается.

) Не нагревается и не охлаждается.

) При подъеме вверх нагревается, при опускании охлаждается.

) При подъеме вверх охлаждается, при опускании нагревается.

14. Назовите характеристики тепловых двигателей.

1) Теплопередача, КПД, вид двигателя.

) КПД, мощность, вид рабочего тела.

) Трение, КПД, масса.

) Масса, температура, действие внешних сил.

) Нет верного ответа.

III. Количественное описание физических объектов и явлений

. Слиток цинка массой 2 кг, нагретый до температуры 420°С, переведен при этой температуре в жидкое состояние. Удельная теплота плавления цинка 1,12*105 Дж/кг. Какое количество энергии потребовалось для этого?

1) 9,4 107 Дж.

) 2,24 105 Дж.

) 5,6 104 Дж.

) 133 Дж.

) 533 Дж.

16. В одном из опытов горячую воду смешивали с холодной. При этом температура холодной воды, масса которой 6 кг, повысилась с 15° до 65° С. Можно ли по этим данным определить, какое количество теплоты отдала горячая вода холодной?

1) Нельзя, так как неизвестна масса горячей воды.

) Нельзя, так как неизвестна начальная температура горячей воды.

) Нельзя, так как неизвестна масса и начальная температура горячей воды.

) Можно по закону сохранения энергии.

) Нет верного ответа.

17. На одном и том же нагревателе одновременно нагревают два тела одинаковой массы. Изменение их температур от времени показано на графиках рисунка 26. Одинаковы ли удельные теплоёмкости тел?

1) Больше у 2-го.

) Больше у 1-го.

) Удельные теплоемкости тел одинаковы в начале наблюдения.

) Нет верного ответа.


Рисунок 26 - График зависимости температуры от времени


. Вода и эфир массой по 1 кг нагреты до температуры кипения. Для испарения какой жидкости потребуется большее количество теплоты?

) Одинаковое.

) Для воды.

) Для эфира.

) Нет верного ответа.

) Не знаю.

IV. Применение знаний в усложненной ситуации

. Возможна ли и почему теплопередача в жидкостях конвекцией на орбитальной космической станции?

) Нет, раз там невесомость.

) Нет, в невесомости теплопередача невозможна.

) Да, нагретые слои жидкости всегда поднимаются вверх.

) Да, раз происходит нагрев.

) Нет верного ответа.

. Почему ожог паром при 100 °С сильнее, чем ожог водой при такой же температуре?

) Ожог паром и водой одинаково опасен.

) Пар быстрее сообщает количество энергии телу.

) Пар имеет большую поверхность соприкосновения с телом.

) При конденсации пара телу сообщается дополнительная энергия.

) Внутренняя энергия пара и воды одинакова.

) Домашнее задание.

Повторить термины, понятия, определения темы, формулы, физические величины, единицы измерения.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В ходе выполнения дипломной работы проведён литературный анализ существующих учебно-методических пособий по теме «Тепловые явления».

Анализ структуры и содержания темы показывает, что она включает систему понятий, формирование которых имеет важное мировоззренческое и политехническое значение. К ним относятся: тепловое движение, внутренняя энергия, способы изменения внутренней энергии, количество теплоты, удельная теплоёмкость вещества, изменение агрегатных состояний вещества (плавление и отвердевание, испарение и конденсация) их объяснение на основе молекулярно-кинетических представлений, превращения энергии в механических и тепловых процессах.

Обилие понятий, которые нужно усвоить учащимся, требует тщательной разработки методики их формирования. Учитель при этом должен опираться на знания, полученные учащимися при изучении строения вещества в VII классе. При формировании у школьников многих сложных и абстрактных понятий нужно идти по пути самого широкого использования демонстрационного и лабораторного эксперимента, решения задач, привлечение примеров из жизни и быта, природы и производства.

С учётом активизации познавательной деятельности учащихся, разработаны пять уроков различных типов по теме «Тепловые явления»:

) Урок изучения нового материала по теме «Виды теплопередачи» на основе технологии критического мышления и демонстраций экспериментов.

На уроке реализуется схема: вызов - осмысление - рефлексия. Работа в группах по 7-8 человек. На стадии вызова, группы получают карточки с вопросами, обсуждают их и готовят общий ответ учителю. В процессе урока заполняется таблица, в которой фиксируется, что ученик предполагал, что установил экспериментально, что узнал из учебника по данной теме. На стадии осмысления, для подтверждения выдвинутых по предыдущей карточке гипотез необходимо провести каждой группе физический эксперимент из карточки. Затем идёт работа с учебником. На стадии рефлексии, задаются общие вопросы по закреплению нового материала.

)Комбинированный урок по теме «Кипение» с демонстрацией экспериментов.

В начале урока проводится фронтальный опрос по предыдущей теме, который сочетает в себе одновременное объяснение нового материала с демонстрацией небольших экспериментов по наблюдению кипения воды на электроплитки и зависимости температуры кипения от внешнего давления с применением резиновой медицинской груши и насоса Комовского. В конце урока задаются общие вопросы по закреплению нового материала.

) Урок-лабораторная работа по теме «Агрегатные состояния вещества» с применением мультимедийной презентации.

В начале урока демонстрируется презентация в программе Power Point по теме Плавление, кристаллизация, парообразование и конденсация в промышленности, природе, быту. Каждая картинка разбирается в отдельности. Затем ученикам предлагается смоделировать на листах выданной им бумаги каждый процесс агрегатного состояния вещества, а молекулами послужат шарики пластилина. Правильные ответы учитель будет демонстрировать на экране, когда все ученики закончат задание. Затем ученикам предлагается решить количественную задачу. В конце урока учащимся предлагается смоделировать разрушение кристаллической решётки на бумаге, а затем учитель показывает правильный ответ на экране.

) Урок обобщения и систематизации знаний по теме Тепловые явления» в виде проведения конкурсов.

Класс делится на команды по количеству рядов. Каждая команда выбирает капитана. Урок состоит из пяти конкурсов: на знание учащимися определений и формул по данной теме; на правильное и быстрое решение качественных задач; на качество и быстроту решения количественной задачи; на определения процессов тепловых явлений по графику; на знание физических приборов. В конце урока подведение итогов конкурсов и выявление победителя.

5) Урок проверки и коррекции знаний и умений в виде тестовых заданий по теме Тепловые явления.

Тестовые задания подобраны по уровню сложности и подготовленности учащихся: задания на понимание процесса познания физических объектов и явлений; качественное описание физических объектов и явлений; количественное описание физических объектов и явлений; применение знаний в усложненной ситуации.

Для активизации познавательной деятельности учащихся и лучшего понимания материала ученикам на первом и четвёртом уроках предложены групповые формы работы, в частности, работа с карточками и конкурсы, соответственно.

При групповой форме организации учебного процесса могут решаться все типы дидактических задач: изучение нового материала, закрепление, повторение, применение знаний на практике. Возможно совместное решение как репродуктивных, так и творческих задач, однако эффективность решения последних непосредственно зависит от уровня развития группы. Групповая форма работы учащихся ведёт к повышению успешности обучения, что выражается в более высоком уровне усвоения знаний и формирования специальных умений и навыков.

На других уроках для активизации учебного процесса предложены следующие формы работы: беседа, демонстрации, дискуссия, мультимедийная презентация, тестовые задания.

Предложенные в дипломной работе формы построения уроков, позволяют значительно усовершенствовать учебный процесс и могут быть использованы при разработке уроков как по теме «Тепловые явления», так и по другим темам курса физики.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1.Пёрышкин А.В.Физика. 8кл.: Учебник для общеобразоват. учеб. заведений.- 6-е изд., стереотипное .- М.: Дрофа, 2004.-192с.:ил.

2.Д.И. Кульбицкий. Методика обучения физике в средней школе: Учебное пособие. - Минск, 2007.-231 с.

.Л.А.Исаченкова, Ю.Д.Лещинский//Учебное пособие для 8 класса-Минск Народная освета, 2010.-155 с.

.В.И. Дынич, Е.А. Толкачева. Физика: Пособие для учителей. - Мн.: Парадокс, 1998.- 286 с.

.Кириллова И.Г.Книга для чтения по физике: Учебное пособие для учащихся/Сост. И. Г. Кириллова. 2-еизд., перераб. М.: Просвещение, 1986.-207с., ил.

.И.А Каменецкий. Методика преподавания школьного курса физики (частные вопросы). Учебное пособие для учителей. - М.: Москва, 1980.-368 с.

.В.А. Кондаков // Строение и свойства вещества. Пособие для учителя - Издательство Просвещение Москва 1970.-148 с.

.А.И. Бугаев. Методика преподавания физики в средней школе: Учебное пособие для учителей. - М.: ООО ИД «Белый Ветер», 1995.-126 с.

9.Тульчинский М. Е. Качественные задачи по физике. - М., Просвещение, 1972.-128 с.

10.Постников А. В. Проверка знаний учащихся по физике. - М., Просвещение, 1986.-153 с.

.Тематические тесты по физике 7 - 11 классы.: сост. Пигалицын Л. В. - Нижний Новгород, Нижегородский гуманитарный центр, 1997.-123 с.

12.Леви В. Нестандартный ребенок. - С-Пб., Питер, 1993.-220 с.

.Малафеев Р. И. Творческие задания по физике. - М., Просвещение, 1977.-135 с.

14.Минькова Р. Д., Свиреденко Л. К. Проверочные задания по физике. - М., Просвещение, 1992.-230 с.

15.Национальный Интернет-портал Республики беларусь [Электронный ресурс] / Нац. Центр правовой формы информ. Респ. Беларусь. - Минск, 2005. - Режим доступа: <#"justify">ПРИЛОЖЕНИЕ A


Рисунок 1 - Плавление металла


Рисунок 2 - Холодильное оборудование


Рисунок 3 - Образование тумана

Рисунок 4 - Образование росы


Рисунок 5 - Образование снега


Рисунок 7 - Образование льда

Рисунок 8 - Образование облаков


Рисунок 9 - Процесс плавления


Рисунок 10 - Процесс кристаллизации


Рисунок 11 - Процесс парообразования


Рисунок 12 - Три состояния вещества


СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ . ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ «ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ» .1Тепловое движение 1.2Температура. Измерение температур

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ