Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИЦЕЙ № 57»

городского округа Тольятти

__________________________________________________________________

445042, г. Тольятти, бульвар Луначарского,19

т. (8482) 33-12-75, факс 53-16-41

e-mail: [email protected]

Конспект открытого урока по физике в 8 классе

на тему

“Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества”.

Составила учитель физики

высшей категории

Кучер Светлана Владимировна

1

Учитель Кучер Светлана Владимировна

Тема урока: “Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества”.

Тип урока: Повторительно-обобщающий урок.

Цель урока: Повторение, обобщение и систематизация изученного материала по теме

“Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества”.

Задачи:

Образовательные:

- актуализация и систематизация знаний учащихся

в ходе повторения теоретического материала;

- научить обобщать физические процессы

происходящие с веществом, используя графический

метод решения задач.

Развивающие:

- развивать навыки логического мышления

при решении качественных задач;

- развивать умение анализировать и сравнивать

физические процессы по их графическим изображениям;

- развивать интерес к теоретической физике.

Воспитательные:

- воспитывать активность и целеустремлённость

при изучении физики;

- воспитывать добросовестное отношение к учебному

труду.

Оборудование: проектор, персональный компьютер, листы с двумя вариантами тестовых

заданий.

План урока.

1. Организационный момент.

2. Повторение теоретического материала.

3. Решение графических задач. Обобщение.

4. Тестовая проверка знаний.

5. Домашнее задание.

6. Итог урока. Рефлексия.

Ход урока.

1. Организационный момент. (1 минута)

Проверяю готовность учащихся к уроку, отмечаю отсутствующих.

Используя проектор, демонстрирую слайд № 1 и сообщаю учащимся тему и цель урока.

2

2. Повторение теоретического материала. (10 минут)

На этом этапе урока необходимо повторить изученный материал по теме “Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества” и подготовить учащихся к итоговому тематическому оцениванию знаний.

В данных темах закладываются первые представления о молекулярно-кинетической теории, которые важны для изучения физики в старших классах.

Предлагаю учащимся в начале урока повторить темы изученные ранее. На экране показан слайд № 2, на котором отображены темы и номера вопросов.

- Выбрав тему, учащийся называет номер вопроса. При нажатии на прямоугольник с номером

вопроса на экране появляется задание, которое должен выполнить учащийся.

Вопросы составлены по соответствующим пройденным темам, позволяют проверить теоретические знания учащихся. Это знание физических формул, величин, определений, явлений и понятий. Некоторые вопросы содержат качественные задачи, ответы на которые позволяют оценить уровень понимания учащимися физических процессов.

Сообщаю, что учащиеся с каждого ряда будут по очереди выбирать тему и вопрос, на который они будут отвечать. Если возникнут затруднения, то сидящие в одном ряду одноклассники могут ему помочь, не справятся они, следовательно, могут отвечать те, кто знает ответ на вопрос. Если учащиеся не дают правильный ответ, то отвечает учитель.

Темы и вопросы для повторения теоретического материала.

Энергия.

1. Сформулируйте определение внутренней энергии.

2. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тел?

3. Назовите формулу для расчета внутренней энергии при нагревании вещества и

сформулируйте физический смысл удельной теплоемкости вещества?

4. Сформулируйте физический смысл удельной теплоты сгорания топлива. В какой формуле она

используется?

Виды теплопередачи.

Теплопроводность, конвекция, излучение.

1. Зимой на улице металл на ощупь холоднее дерева. Какими будут казаться на ощупь металл и

дерево в тридцатиградусную жару? Почему?

2. Когда парусным судам удобнее входить в гавань – днем или ночью? Почему?

3. В чем отличие излучения от других видов теплопередачи?

4. Какая почва прогревается солнцем быстрее: влажная или сухая?

Изменение агрегатных состояний вещества.

Плавление и отвердевание, испарение и конденсация.

1. Что называется удельной теплотой плавления? В какой формуле она используется?

2. Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных

сплавов. Почему?

3. Какое явление называется конденсацией?

3

4. Как понимать, что удельная теплота парообразования воды равна 2,3 М Дж/кг? В какой

формуле она используется?

Предполагаемые ответы учащихся на вопросы этой части урока.

Энергия.

1. Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней

энергией тела.

2. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением механической

работы или теплопередачей.

3. Q = m c ( t2 – t1), где t2 t1. Удельная теплоемкость вещества показывает, какое количество

теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1кг на 1˚С.

4. Удельная теплота сгорания топлива - это физическая величина, показывающая, какое

количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг. Q = m q

Виды теплопередачи.

Теплопроводность, конвекция, излучение.

1. Металл будет более горячим, так как у него хорошая теплопроводность, он быстрее

нагревается.

2. Парусным судам удобнее входить в гавань днем, так как днем суша прогревается солнцем

быстрее, чем вода, поэтому воздух над сушей прогревается быстрее, чем над водой, его

плотность уменьшается и давление становиться меньше давления более холодного воздуха

над морем. В результате, холодный воздух с моря перемещается к берегу – дует ветер. Это

называется дневной бриз.

3. Энергия излучения отличается от других видов теплопередачи тем, что она может

осуществляться в полном вакууме.

4. Быстрее прогревается солнцем сухая почва, так как при нагревании влажной почвы часть

энергии расходуется на процесс испарения влаги.

Изменение агрегатных состояний вещества.

Плавление и отвердевание, испарение и конденсация.

1. Удельной теплотой плавления называется физическая величина, показывающая, какое

количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при

температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние. Q = m λ

2. Входя в плотные слои атмосферы, корабль сильно нагревается (трение о воздух).

3. Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

4. L = 2,3 М Дж/кг означает, что для превращения воды массой 1 кг в пар взятой при температуре

парообразования требуется энергия 2,3 М Дж. Q = m L

- Мы повторили теорию, которую нужно уметь применять на практике.

Для понимания, в каких случаях энергия поглощается или выделяется веществом, для умения

давать количественную оценку этой энергии при тепловых процессах, для обобщения изученных тем, предлагаю рассмотреть графическое решение задач.

3. Решение графических задач. Обобщение. (14 минут)

- Рассмотрим график изображенный на слайде № 3

4

- Отвечая на вопросы, проведите анализ графика.

Отвечают учащиеся, которым не удалось ответить на первом этапе урока.

Вопросы формулирует учитель. Учащиеся работают в тетради, и правильные ответы одноклассников записывают в тетрадь. В случаи необходимости помогают ответить на вопрос.

Вопросы и предполагаемые ответы учащихся.

№ 1. Процессы, какого вещества показаны на графике?

- Одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях. Лед и вода.

№ 2. Какой процесс на графике характеризует отрезок AB, ВC, CD, DE, EF, FK?

- Отрезки: АВ – нагревание льда, ВС – плавление льда, СD – нагревание воды, DE –охлаждение воды, EF – кристаллизация воды, FK – охлаждение льда.

№ 3. При какой температуре проходит процесс, соответствующий отрезкам BC и EF?

- При температуре t = 0˚С.

№ 4. Как расположены отрезки BC и EF? Что можно сказать о температуре на этих отрезках?

- Отрезки BC и EF расположены горизонтально. Температура плавления и отвердевания одинакова и не меняется при этих процессах.

№5. На каких участках показано, что энергия поглощалась, а на каких выделялась? Сколько времени шел процесс поглощения энергии и процесс выделения энергии?

- Энергия поглощалась на отрезках AB, BC и CD. Энергия выделялась на отрезках DE, EF и FK. Время поглощения и выделения энергии одинаково и составляет 12,5 мин.

№ 6. Что можно сказать об изменении температуры на участках АВ и FK, на участках CD и DE?

- По графику видно, что изменение температуры одинаково.

№7. Исходя из симметрии графика относительно т. D и ответов на последние два вопроса, что можно сказать о значении энергий поглощения и выделения? Выполняется ли для процессов указанных на графике фундаментальный закон природы, закон сохранения энергии.

Учащиеся могут ответить правильно, а могут ошибаться. Необходимо проверить мнения учащихся, вычислив значение энергий.

Предлагаю, двоим учащимся, выйти к доске и определить энергию поглощения и выделения вещества, используя данные графика. Пусть масса вещества равна 100г?

Одновременно, один ученик рассчитывает энергию, поглощенную веществом, второй ученик энергию, которую вещество выделяло. Если есть необходимость, одноклассники и учитель помогают. Обращаю внимание учащихся, что табличные данные можно взять из таблиц в задачнике Лукашик И. В., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7- 9 классов общеобразовательных учреждений. – Москва: Просвещение, 2007 г.

Дано: Решение:

m = 0,1 кг Q1 = m cл (t2 – t1) = 0,1кг ∙ 2100Дж/кг ∙˚С (50˚С - 0˚С) = 10500Дж

сл = 2100Дж/кг ∙˚С

λ = 340 кДж/кг Q2 = m λ = 0,1кг ∙ 340000Дж/кг = 34000Дж

t1 = 0˚C

t2 = 50˚C Q3 = m cв (t2 – t1) = 0,1кг ∙ 4200Дж/кг ∙˚С (50˚С - 0˚С) = 21000Дж

св = 4200 Дж/кг ∙˚С

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 10500Дж + 34000Дж + 21000Дж = 65500Дж =

Qобщее = ?

= 65,5Дж.

Ответ: Энергия поглощения равна 65,5 кДж.

Дано: Решение:

m = 0,1 кг Q1 = m cв (t2 – t1) = 0,1кг ∙ 4200Дж/кг ∙˚С (50˚С - 0˚С) = 21000Дж

св = 4200 Дж/кг ∙˚С

λ = 340 кДж/кг Q2 = m λ = 0,1кг ∙ 340000Дж/кг = 34000Дж

t1 = 0˚C

t2 = 50˚C Q3 = m cл (t2 – t1) = 0,1кг ∙ 2100Дж/кг ∙˚С (50˚С - 0˚С) = 10500Дж

сл = 2100Дж/кг ∙˚С

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 21000Дж + 34000Дж + 10500Дж = 65500Дж =

Qобщее = ?

= 65,5кДж

Ответ: Энергия выделения равна 65,5 кДж.

5

Учащиеся видят, что значение энергий совпало. Повторяю вопрос № 7, и учащиеся формулируют вывод.

- Значение энергий совпало. Следовательно, выполняется закон сохранения энергии. Потери энергии на окружающую среду в физических процессах, изображенных на графиках, не учитываются.

Физкультурная пауза.

Учитель:

- Мы, решали графическую задачу, применяя знания о процессах плавления и отвердевания, нагревания и охлаждения. Но на графиках можно рассмотреть и другие процессы.

Предлагаю рассмотреть второй график изображенный на слайде № 4.

Учащиеся проводят анализ графика, отвечая на вопросы учителя.

Вопросы и предполагаемые ответы учащихся.

№ 1. Процессы, какого вещества показаны на графике?

- Одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях. Вода и водяной пар.

№ 2. Какой процесс на графике характеризует отрезок AB, ВC, CD, DE, EF, FK?

- Отрезки: АВ – нагревание воды, ВС – парообразование воды, СD – нагревание пара,

DE – охлаждение пара, EF – конденсация пара, FK – охлаждение воды.

№ 3. При какой температуре совершается процесс, соответствующий отрезкам BC и EF?

- При температуре t = 100˚С.

№ 4. Как расположены отрезки BC и EF? Что можно сказать о температуре на этих отрезках?

- Отрезки BC и EF расположены горизонтально. Температура парообразования и конденсации одинакова и не меняется при этих процессах.

№5. На каких участках показано, что энергия поглощалась, а на каких выделялась?

- Энергия поглощалась на отрезках AB, BC и CD. Энергия выделялась на отрезках DE, EF и FK.

№ 6. Рассчитайте, какую энергию получит вещество на участках AB и BC, а также какая энергия будет выделяться на отрезках EF и FK? Условимся, что масса вещества равна 100г?

Двоих учащихся прошу выйти к доске и выполнить задание, используя данные графика.

Дано: Решение:

m = 0,1 кг Q1 = m c (t2 – t1)=0,1кг ∙ 4200Дж/кг∙˚С (100˚С - 20˚С) =33600Дж=33,6кДж

с = 4200Дж/кг ∙˚С

L = 2,3 МДж/кг Q2 = m L = 0,1кг ∙ 2300000Дж/кг =230кДж

t1 = 20˚C

t2 = 100˚C Q = Q1 + Q2 = 33,6кДж + 230кДж = 263,6кДж

Q =? Ответ: Энергия поглощения равна Q = 263,6 кДж.

6

Дано: Решение:

m = 0,1 кг Q1 = m L = 0,1кг ∙ 2300000Дж/кг =230кДж

с = 4200Дж/кг ∙˚С

L = 2,3 МДж/кг Q2 = m c (t2 – t1)=0,1кг ∙ 4200Дж/кг∙˚С (100˚С - 20˚С) =33600Дж=33,6кДж

t1 = 20˚C

t2 = 100˚C Q = Q1 + Q2 = 230кДж + 33,6кДж = 263,6кДж

Q =? Ответ: Энергия выделения равна Q = 263,6 кДж.

Учащиеся видят, что значение энергий совпало.

№ 7. Графики АВ и FK не имеют симметрии относительно оси времени, но значение энергий поглощения и выделения совпадают. Какой вывод можно сделать?

Учащиеся должны сформулировать вывод.

- Значение энергии в тепловых процессах не зависит от времени, а зависит от изменения

температуры. Значение изменения температуры на отрезках AB и FK одинаково, на отрезках ВС и EF температура не меняется, следовательно, для данного графика выполняется закон сохранения энергии.

Учитель:

- Мы рассмотрели графические задачи для самого распространенного вещества, воды. Но на графиках можно рассмотреть процессы, происходящие и с другими кристаллическими веществами, причем графики могут быть проще и отображать только один или два тепловых процесса.

Для проверки насколько хорошо вы повторили и понимаете изученные темы, предлагаю ответить на вопросы теста.

4. Тестовая проверка знаний. (10 минут)

Раздаю тестовые задания.

Тесты (см. приложение 1 на странице 8 - 9) в двух вариантах по шесть вопросов, которые проверяют не только запоминание изученного материала, но и степень его осмысления. Напоминаю, что табличные данные можно посмотреть в задачнике под редакцией Лукашик И. В., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7- 9 классов общеобразовательных учреждений. – Москва: Просвещение, 2007 г.

Учащиеся работают по вариантам.

За шесть минут до окончания урока прошу обменяться тестами. Ученики, которые выполняли первый вариант, проверяют работы второго варианта и наоборот.

Для проверки учащимися теста, на слайде № 5 демонстрируются ответы к вариантам.

Тетради сдаются учителю для проверки объективности учащихся при выставлении оценки за тест, а также для оценивания уровня подготовленности учащихся к следующему уроку.

7

5. Домашнее задание. (2 минута)

Учитель:

Быстро пробежал урок.
Давайте подведём итог.
Весь урок мы говорили

Многое мы повторили,

Буклет вы дома сотворите

И наш урок восстановите.

Тогда сумеете на пять

Контрольную все написать.

В буклете отобразить все формулы, определения, понятия, график плавления и отвердевания, парообразования и конденсации любого вещества.

Для этого вы можете использовать §1 по §20. Пёрышкин А. В. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – Москва: Просвещение, 2007 г.

Буклет можно выполнить на альбомном листе или на компьютере. Он необходим для

подготовки к контрольной работе, для повторения пройденного материала в течение года, а также для работы на внеклассных занятиях.

6. Итог урока. Рефлексия. (3 минуты)

Учитель объявляет оценки за работу учащихся у доски и устные ответы.

Учащиеся сами подводят итог урока, отвечая на вопросы учителя.

1. Что удалось повторить за сегодняшний урок?

2. Можно ли знания, полученные на уроке физики использовать для описания процессов

происходящих в жизни?

3. Что понравилось вам на этом уроке?

8

Приложение № 1

Вариант Ι.

1. Внутренняя энергия тела возросла. Изменение какой физической величины

позволяет судить об этом?

а) Давления.

б) Температура.

в) Силы.

г) Мощности.

2. Наибольшей теплопроводностью вещество обладает в …

а) …твердом состоянии.

б) …жидком состоянии.

в) … газообразном состоянии.

г) Теплопроводность каждого вещества во всех состояниях одинакова.

3. Установлено, что 2 кг бензина при полном сгорании выделяет 92 М Дж.

Какова удельная теплота сгорания бензина?

а) 92 М Дж/кг.

б) 920 М Дж/кг.

в) 460 М Дж/кг.

г) 46 М Дж/кг.

4. В каком из названых явлений происходит выделение энергии?

а) На балконе сохнет белье.

б) В комнате запотевают окна.

в) На полу, протертом мокрой тряпкой, уменьшаются пятна влаги.

5. Определите по графику (смотри рисунок 1), какое количество теплоты

потребуется для нагревания и плавления 2 кг твердого вещества.

а) 400 кДж.

б) 890 кДж.

в) 1200 кДж.

Рисунок 1. Рисунок 2.

6. Определите по графику (смотри рисунок 2), какое количество теплоты

выделится при охлаждении и конденсации 50 г вещества.

а) 45000Дж.

б) 500 Дж.

в) 22350 Дж.

9

Вариант ΙΙ.

1. Как внутренняя энергия тела зависит от его механической энергии?

а) Она тем больше, чем больше кинетическая энергия.

б) Внутренняя энергия тела увеличивается с ростом его потенциальной

энергии.

в) Она уменьшается при увеличении и кинетической, и потенциальной энергии

тела.

г) Внутренняя энергия тела не зависит от его механической энергии.

2. Наименьшей теплопроводностью вещество обладает в …

а) …твердом состоянии.

б) …жидком состоянии.

в) … газообразном состоянии.

г) Теплопроводность каждого вещества во всех состояниях одинакова.

3. Установлено, что 2 кг природного газа при полном сгорании выделяет

88 М Дж? Какова удельная теплота сгорания природного газа?

а) 176 М Дж/кг.

б) 88 М Дж/кг

в) 44 М Дж/кг.

г) 440 М Дж/кг.

4. Какое из названных явлений сопровождается поглощением энергии?

а) Конденсация пара на крышке кастрюли с горячей водой.

б) Образование вечером тумана на лугу возле речки.

в) Высыхание вымытой тарелки.

5. Определите по графику (смотри рисунок 1), какое количество теплоты

выделится при охлаждении 4 кг жидкого вещества и его кристаллизации.

а) 286 кДж.

б) 120 кДж.

в) 400 кДж.

Рисунок 1. Рисунок 2.

6. Определите по графику (смотри рисунок 2), какое количество теплоты

потребуется для нагревания и обращения в пар 2 кг вещества.

а) 950 кДж.

б) 2500 кДж.

в) 500 кДж.

10