Метод ключевых ситуаций для решения задач по физике в 8 классе

Контрольная работа №2.

Учитель Смелтер Нина Анатольевна.

Ключевые ситуации 8 класс.

1. Изменение агрегатных состояний вещества.

2. Закон Ома для участка цепи.

Ключевая ситуация « Изменение агрегатных состояний вещества.

Разноуровневые задачи.

Уровень 1. 

По ука­зан­но­му гра­фи­ку (рис. 1) опре­де­ли­те уча­сток этого гра­фи­ка, ко­то­рый со­от­вет­ству­ет кон­ден­са­ции ве­ще­ства. Пер­во­на­чаль­но ве­ще­ство на­хо­дит­ся в га­зо­об­раз­ном со­сто­я­нии.

Рис. 1.

Уровень2.

Три килограмма воды, находившейся при температуре 20 градусов Цельсия, довели до кипения в алюминиевом чайнике массой 1 килограмм. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг×°C), удельная теплоёмкость алюминия равна 920 Дж/(кг×°C) Необходимо: определить количество теплоты, затраченное при этом процессе.

Уровень 3.

20 л хо­лод­ной воды, взя­той при тем­пе­ра­ту­ре , по­ме­сти­ли в некий изо­ли­ро­ван­ный сосуд. К этой воде до­ба­ви­ли неко­то­рое ко­ли­че­ство ки­пят­ка. В ре­зуль­та­те по­лу­чи­лась вода тем­пе­ра­ту­рой . Какой объем ки­пят­ка был до­бав­лен к хо­лод­ной воде?

Фрагмент урока .

Учитель : урок, который мы проведем сегодня яв­ля­ет­ся за­вер­ша­ю­щим в главе «Аг­ре­гат­ные со­сто­я­ни­я ве­ще­ства.. Ранее мы рас­смот­ре­ли мно­же­ство теп­ло­вых про­цес­сов: на­гре­ва­ние и охла­жде­ние, плав­ле­ние и кри­стал­ли­за­ция, па­ро­об­ра­зо­ва­ние и кон­ден­са­ция, го­ре­ние топ­ли­ва.

Вспом­ним, какие фор­му­лы необ­хо­ди­мо знать, чтобы ре­шать за­да­чи по теме «Теп­ло­вые яв­ле­ния и аг­ре­гат­ные со­сто­я­ни­я ве­ще­ства».

1 ученик : Ко­ли­че­ство теп­ло­ты на­гре­ва или охла­жде­ния тела (запись на боковой доске):

2 ученик: Ко­ли­че­ство теп­ло­ты плав­ле­ния или кри­стал­ли­за­ции тела:

3 ученик :Ко­ли­че­ство теп­ло­ты па­ро­об­ра­зо­ва­ния или кон­ден­са­ции тела:

4 ученик : Ко­ли­че­ство теп­ло­ты сго­ра­ния топ­ли­ва:

В ука­зан­ных фор­му­лах при­сут­ству­ют таб­лич­ные ве­ли­чи­ны, ко­то­рые тоже необ­хо­ди­мо вспом­нить ( ответ цепочкой с 1 парты):

 удель­ная теп­ло­ем­кость, ;

 удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния, ;

 удель­ная теп­ло­та па­ро­об­ра­зо­ва­ния, ;

 удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния топ­ли­ва, .

Пе­рей­дем к ре­ше­нию задач. Начнем с графической задачи, которая встречается в заданиях ЕГЭ. Задача на исследования графика тепловых процессов.

1. . По ука­зан­но­му гра­фи­ку (рис. 1) опре­де­ли­те уча­сток этого гра­фи­ка, ко­то­рый со­от­вет­ству­ет кон­ден­са­ции ве­ще­ства. Пер­во­на­чаль­но ве­ще­ство на­хо­дит­ся в га­зо­об­раз­ном со­сто­я­нии. Охарактеризуйте все участки графика.

Рис. 1.

Учитель : проанализируйте условие.

Ученик: В усло­вии за­да­чи сказано, что некое ве­ще­ство в начале на­хо­дит­ся в га­зо­об­раз­ном со­сто­я­нии (в точке А),

Рассмотрим участок АВ. На нем с те­че­ни­ем вре­ме­ни про­ис­хо­дит по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры ве­ще­ства в га­зо­об­раз­ном со­сто­я­нии (до точки B).

На участ­ке BC, как видно, с те­че­ни­ем вре­ме­ни не про­ис­хо­дит из­ме­не­ния тем­пе­ра­ту­ры, а это со­от­вет­ству­ет кон­ден­са­ци .

В точке С все вещество превратилось в жидкость и на участ­ке CD про­ис­хо­дит осты­ва­ние жид­ко­сти, а на DE – ее на­гре­ва­ние.

Ответ. Уча­сток BC.

2.Три килограмма воды, находившейся при температуре двадцать градусов Цельсия, довели до кипения в алюминиевом чайнике массой один килограмм. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг×°C), удельная теплоёмкость алюминия равна 920 Дж/(кг×°C)
Необходимо: определить количество теплоты, затраченное при этом процессе.

Дано: m₁=1 кг; c₁=920 Дж/(кг×°C); m₂=3 кг; c₂=4200 Дж/(кг×°C);
t₁=20 °C; t₂=100 °C
Найти: Q — ?

Решение.

Оформление электронной доски.

Q1

чайник

Q

Q2

вода

Учитель :

Учитель : Рассмотрим процессы, о которых идет речь в этой задаче.

Ученик : Нагревается чайник от 20 до 100 градусов.

Ученик : Нагревается вода в чайнике от 20 до 100 градусов.

Учитель : Какое количество теплоты затрачивается при всем этом процессе.

Ученик: Надо сложить количество теплоты, затраченное на нагревание чайника и на нагревание воды.

Ученик оформляет у доски краткую запись. Комментирует свои записи решения ;

1. Определим количество теплоты, полученное чайником

 Дж

1. Определим количество теплоты, полученное водой

 Дж

1. Определим количество теплоты, затраченное на нагревание чайника и воды

 Дж

Ответ : Q=1081600 Дж.

Учитель : Рассмотрим с Вами решение задач на уравнение теплового баланса.

3. 20 л хо­лод­ной воды, взя­той при тем­пе­ра­ту­ре , по­ме­сти­ли в некий изо­ли­ро­ван­ный сосуд. К этой воде до­ба­ви­ли неко­то­рое ко­ли­че­ство ки­пят­ка. В ре­зуль­та­те по­лу­чи­лась вода тем­пе­ра­ту­рой . Какой объем ки­пят­ка был до­бав­лен к хо­лод­ной воде?

Рассмотрите ситуацию, которая возникла из условия задачи.

Ученик: В результате смешивания воды, горячая вода отдает некоторое количество теплоты холодной воде и остывает до температуры 60 градусов. Холодная вода принимает это количество теплоты и нагревается до 60 градусов. Количество теплоты отданное равно количеству теплоты полученному .Больше ни на что энергия не расходуется ,т.к. сосуд изолирован.

Ре­ше­ние. За­пи­шем краткое условие за­да­чи(ученик у доски):

Учитель: Запишем уравнение теплового баланса для нашего случая

Ученик:  урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са.

ко­ли­че­ство теп­ло­ты на­гре­ва­ния хо­лод­ной воды

ко­ли­че­ство теп­ло­ты охла­жде­ния го­ря­чей воды.

Учитель : Какое данное отсутствует в условии задачи?

Ученик: Для решения задачи нам не хватает массы.

Учитель : Как можно найти массу?

Ученик: Возьмем плот­ность из со­от­вет­ству­ю­щей таб­ли­цы  и вы­чис­лим массу .

Под­ста­вим по­лу­чен­ные вы­ра­же­ния в урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са:

.

Вы­чис­лим ис­ко­мый объем воды: .

Ответ. .

Ключевая ситуация : закон Ома для участка цепи.

Разноуровневые задачи.

1 уровень.

1. Какому значению силы тока и напряжения соответствует точка А?

2. Какому значению силы тока и напряжения соответствует точка В?

3. Найдите сопротивление в точке А и в точке В.

4. Найдите по графику силу тока в проводнике при напряжении 8 В и вычислите сопротивление в этом случае.

5. Какой вывод можно проделать по результатам задачи?

2 уровень. Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100м, площадью поперечного сечения 0,5мм2, если к концам провода приложено напряжение 6,8B.

3 уровень. Два резистора сопротивлением r 1 = 5 Ом и r2= 30 Ом включены, как показано на рисунке, к зажимам источника тока напряжением 6В. Найдите силу тока на всех участках цепи.

Фрагмент урока.

Учитель: Сегодня на уроке, мы решаем задачи на закон Ома для участка

цепи .Вспомним все основные определения и формулы величин, входящих в закон Ома. На Ваших столах лежат листы с заданием. Ваша задача:

1. Заполнить пустые ячейки таблицы.

2. Проговорить друг другу основные определения и формулы.

Учитель: Приступаем к решению задач.

На электронной доске условие задачи.

Уровень 1.

1.Какому значению силы тока и напряжения соответствует точка А?

2.Какому значению силы тока и напряжения соответствует точка В?

3.Найдите сопротивление в точке А и в точке В.

4.Найдите по графику силу тока в проводнике при напряжении 8 В и вычислите сопротивление в этом случае.

5.Какой вывод можно проделать по результатам задачи?

Учитель: Прежде, чем отвечать на поставленные вопросы, давайте соберем все, что мы знаем о законе Ома и его графическом представлении.

На прошлых уроках мы установили зависимость между силой тока и напряжением. Какая это зависимость?

Ученик: Чем больше напряжение, тем больше сила тока, и наоборот: чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Учитель:  А как называется такая зависимость?

Ученик: Прямая зависимость!

Учитель: Графиком этой зависимости будет прямая.А каким мы брали сопротивление?

Ученик: Постоянным.

 Учитель : Подведем итог. При постоянном сопротивлении, т.е. при    R = const,   I ~ U.

Теперь, ответим на вопросы задачи.

1. Сила тока = 0,4 А, напряжение – 4В.

2. Сила тока = 0,6 А, напряжение – 6В.

3. Сопротивление в т .А – 10 Ом, в т.В – 10 Ом.

4. Сила тока = 0,8А, сопротивление – 10 Ом.

5. При изменении силы тока и напряжения на одинаковую величину, сопротивление остается постоянным.

Приступаем к решению второй задачи.

Уровень 2.

  Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100м, площадью поперечного сечения 0,5мм2, если к концам провода приложено напряжение 6,8B.

Ученик у доски делает краткую запись задачи

Дано:

I=100м
S=0,5мм2
U=6,8В

I-?

Решение:

Учитель :Каким законом связаны величины в этой задаче?

Ученик : Законом Ома.

Учитель: Но у нас нет значения сопротивления проводника.

Ученик: Если по проводнику течет ток, то в проводнике возникает сопротивление, которое зависит от рода проводника, длины и площади поперечного сечения.

Из таблицы удельного сопротивления берем удельное сопротивление медного проводника. Подставляем числовые значения и находим величину сопротивления.

Далее по закону Ома рассчитываем силу тока в цепи.

Ответ: Сила тока равна 2А.

Уровень3.

Два резистора сопротивлением r 1 = 5 Ом и r2= 30 Ом включены, как показано на рисунке, к зажимам источника тока напряжением 6В. Найдите силу тока на всех участках цепи.

Дано:

r1=5 Ом
r2=30 Ом 
U=6B

I0-?

Решение:

Учитель. Для того, чтобы решить эту задачу нам надо определиться со способом соединения проводников.

Ученик. Это параллельное соединение проводников.

Учитель: Почему ты так решил?

Ученик: Здесь есть разветвление цепи.

Учитель: Хорошо, что это нам дает?

Ученик. Мы можем применить законы параллельного соединения проводников, а именно:

Ученик: Общий ток в данной цепи равен сумме токов через каждое сопротивление. Если мы найдем ток на каждом сопротивлении, то найдем весь ток в цепи .Мы знаем ,что при параллельном соединении проводников напряжение на них одно и то же.

Учитель: Чему же оно равно в этой задаче.

Ученик: Напряжению между точками А и В.К Каждому сопротивлению можно применить закон Ома для участка цепи и найти токи на них.

Ответ: Сила тока на всех участках цепи равна 1,4 А.

5