Тип уроку: урок формування нових знань із розв’язуванням фізичних задач.
Основна ідея уроку. Під час нагрівання тіло поглинає енергію, а під час охолодження — віддає її. Кількість теплоти залежить від маси тіла, зміни його температури та речовини, з якої воно виготовлене.
1. Результати навчання у фокусі уроку
Група результатів | Результат, який формуємо |
|---|---|
1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження | Аналізує умови нагрівання тіл, висуває припущення про чинники, від яких залежить кількість теплоти, інтерпретує результати простих дослідів. |
2. Опрацювання, систематизація та використання інформації фізичного змісту | Читає таблиці питомої теплоємності, користується фізичними позначеннями та одиницями, визначає дані для обчислень. |
3. Усвідомлення закономірностей природи та застосування фізичних знань | Пояснює залежність кількості теплоти від маси, зміни температури й виду речовини; застосовує формулу для розв’язування задач. |
4. Розвиток наукового мислення, відповідальної поведінки та усвідомлення значення фізики для суспільства | Оцінює енерговитрати на нагрівання, пояснює практичне значення питомої теплоємності води та інших речовин, коректно записує розв’язання задач. |
Очікувані результати: учень/учениця пояснює поняття кількості теплоти й питомої теплоємності, записує формулу \(Q=cm\Delta t\), пояснює фізичний зміст величин, користується таблицею питомої теплоємності та розв’язує прості задачі.
2. Хід уроку
І. Актуалізація знань — 4 хв
Учитель запитує:
Що відбувається з внутрішньою енергією тіла, коли воно нагрівається?
Чи однакова кількість енергії потрібна для нагрівання склянки води й відра води на однакову кількість градусів?
Чи однаково нагріваються вода й металевий предмет за однакових умов?
Учні висловлюють припущення: кількість теплоти залежить від маси, зміни температури та властивостей речовини.
ІІ. Формування поняття кількості теплоти — 7 хв
Кількість теплоти — фізична величина, що характеризує енергію, яку тіло отримує або віддає під час теплопередачі.
Позначення: \(Q\).
Одиниця вимірювання в SI — джоуль (Дж).
Під час нагрівання тіло поглинає теплоту.
Під час охолодження тіло віддає теплоту.
Для нагрівання більшої маси тієї самої речовини на однакову кількість градусів потрібно більше енергії. Так само більша зміна температури потребує більшої кількості теплоти, якщо інші умови незмінні.
ІІІ. Питома теплоємність речовини — 8 хв
Питома теплоємність — фізична величина, що показує, яку кількість теплоти потрібно передати 1 кг речовини, щоб змінити її температуру на \(1\,^\circ\mathrm{C}\) (або на 1 К).
Позначення: \(c\).
Одиниця вимірювання:
Наприклад, питома теплоємність води приблизно дорівнює \(4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}\). Це означає, що для нагрівання 1 кг води на \(1\,^\circ\mathrm{C}\) за звичайних умов потрібно близько 4200 Дж енергії.
Порівняння питомої теплоємності деяких речовин
Речовина | Питома теплоємність, Дж/(кг·°C), приблизно |
|---|---|
Вода | 4200 |
Алюміній | 900 |
Залізо | 460 |
Мідь | 385 |
Пісок | 800 |
Висновок: що більша питома теплоємність речовини, то більше енергії потрібно для нагрівання 1 кг цієї речовини на однакову кількість градусів.
IV. Формула кількості теплоти — 8 хв
Для обчислення кількості теплоти під час нагрівання або охолодження без зміни агрегатного стану використовують формулу:
де:
\(Q\) — кількість теплоти, Дж;
\(c\) — питома теплоємність, Дж/(кг·°C);
\(m\) — маса, кг;
\(\Delta t=t_2-t_1\) за модулем для обчислення кількості теплоти, Дж;
\(\Delta t\) — зміна температури за модулем, °C.
У шкільних задачах зазвичай обчислюють додатну кількість теплоти, яку тіло поглинуло або віддало. Якщо розглядають зміну внутрішньої енергії зі знаком, під час нагрівання вона додатна, а під час охолодження — від’ємна.
V. Розв’язування задач — 12 хв
Задача 1. Базовий рівень
Яку кількість теплоти потрібно передати 2 кг води, щоб нагріти її від \(20\,^\circ\mathrm{C}\) до \(30\,^\circ\mathrm{C}\)? Питома теплоємність води — \(4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}\).
Дано:
\(m=2\ \mathrm{кг}\)
\(t_1=20\,^\circ\mathrm{C}\)
\(t_2=30\,^\circ\mathrm{C}\)
\(c=4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}\)
Розв’язання:
Відповідь: \(84\,000\ \mathrm{Дж}=84\ \mathrm{кДж}\).
Задача 2. Середній рівень
Мідний брусок масою 0,5 кг нагріли на \(20\,^\circ\mathrm{C}\). Яку кількість теплоти він отримав? Питома теплоємність міді — \(385\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}\).
Учні самостійно записують дано, формулу, підставляють значення та обчислюють результат.
Відповідь: 3850 Дж.
Задача 3. Порівняння
Що потребуватиме більше теплоти для нагрівання на \(10\,^\circ\mathrm{C}\): 1 кг води чи 1 кг міді? У скільки разів?
Відповідь: вода потребує приблизно в 10,9 раза більше теплоти за однакової маси й однакової зміни температури.
VI. Закріплення та підсумок — 4 хв
Учні відповідають на запитання:
Що характеризує питома теплоємність?
Як зміниться кількість теплоти, якщо масу тіла збільшити вдвічі, а зміну температури залишити незмінною?
Чому вода широко використовується в системах опалення?
Очікувані висновки: кількість теплоти прямо пропорційна масі та зміні температури; вода має велику питому теплоємність і може переносити значну кількість енергії.
3. Домашнє завдання
Опрацювати матеріал підручника про кількість теплоти й питому теплоємність.
Вивчити формулу \(Q=cm\Delta t\) та одиниці фізичних величин.
Розв’язати задачу: яку кількість теплоти потрібно передати 0,5 кг води, щоб нагріти її на \(40\,^\circ\mathrm{C}\)? Вважати \(c=4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot{}^\circ C)}\).
Відповідь для самоперевірки: \(84\,000\ \mathrm{Дж}\), або 84 кДж.
Немає коментарів:
Дописати коментар