Захарова Надежда Васильевна, учитель физики и математики,
высшая категория
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Больше-Череватовская основная общеобразовательная школа»
Номинация- естественно-научная направленность
Методическая разработка открытого урока в рамках реализации основной общеобразовательной программы с использованием оборудования Центров образования естественно-научной и технологической направленностей
«Точка роста»
"Исследование явления теплообмена при смешивании холодной
и горячей воды"
Пояснительная записка
Тема урока : "Исследование явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды". Урок физики № 14 (раздел «Тепловые явления») в рабочей программе физики 8 класса, разработанная в соответствии с требованиями к результатам обучения Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования.
Дидактический материал - Линия УМК по физике для 7–9 классов системы учебников И. М. Перышкина, А. И. Иванова «Физика. 8 класс» «Просвещение», Сборник задач Перышкин И.М., Сборник задач Лукашик В.И., лист заполнения, карточки-задачи.
Интернет-ресурс: Библиотека ЦОК https://m.edsoo.ru/ff0a6a98
Оборудование: оборудование центра “Точка Роста” (датчик для измерения температуры тел), калориметр, измерительный цилиндр (мензурка), стакан.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
Предмет (укажите название предмета): | Физика |
Класс (укажите класс, к которому относится урок): | 8 |
Номер урока | 14 |
Тема урока | Теплообмен. Лабораторная работа «Исследование явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды» |
Цель урока | Формирование естественнонаучной грамотности обучающихся по теме «Тепловое равновесие. Температура. Измерение температуры. Термометр». Обобщение и систематизация знаний учащихся при выполнении работ с физическим оборудованием. |
Уровень изучения | Базовый |
Тип урока: | Урок развивающего контроля |
Планируемые результаты (предметные умения, личностные результаты, функциональная грамотность из УТК) | Предметные: проводить исследование зависимостей физических величин с использованием прямых измерений: планировать исследование, собирать установку, следуя предложенному плану, фиксировать результаты полученной зависимости физических величин в виде таблиц и графиков, делать выводы по результатам исследования. При работе в группе сверстников распределять обязанности в соответствии с поставленными задачами, следить за выполнением плана действий и корректировать его, адекватно оценивать собственный вклад в деятельность группы. Соблюдать правила безопасного труда при работе с учебным и лабораторным оборудованием. Личностные: потребность во взаимодействии при выполнении исследований и проектов физической направленности, открытость опыту и знаниям других. Потребность в формировании новых знаний, в том числе формулировать идеи, понятия, гипотезы о физических объектах и явлениях. Функциональная грамотность: объяснить потенциальные применения естественнонаучного знания для общества. Отличать аргументы, которые основаны на научных доказательствах, от аргументов, основанных на других соображениях. |
Определение предметного содержания урока | Контролируемые элементы содержания- нагревание и охлаждение. Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Контролируемые умения- приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов, понимание неизбежности погрешностей любых измерений. Проверяемые элементы содержания- проведение опытов. Теплообмен и тепловое равновесие. Уравнение теплового баланса. Лабораторная работа «Исследование явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды» |
№ | Этап | Время | Деятельность учителя | Деятельность учащихся |
1 | Актуализация изученного | 10 | Фронтальный опрос: 1.Что такое количество теплоты? 2.Как зависит количество теплоты от изменения температуры тела? 3.Почему нельзя только по изменению температуры тела судить о полученном им количестве теплоты? 4.Как зависит количество теплоты от массы тела? 5.Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело. 6.Какими единицами измеряют внутреннюю энергию и количество теплоты? 7.Что называется удельной теплоёмкостью вещества? 8.Что является единицей удельной теплоёмкости вещества? 9.Почему близость водоёмов влияет на температуру воздуха? 10.Почему чаще всего вода используется в системе отопления, для охлаждения двигателей? 11.Перечисли приборы, которые перед вами на столе. 12.Ответить на вопросы по задаче из электронной библиотеки (Приложение 4). Правильные ответы на слайде 2 | Учащиеся отвечают на вопросы. |
2. | Основной этап | 20 | 1. Проводит инструктаж по технике безопасности. 3. Поясняет о приборе -калориметре и датчике для измерения температуры. 3. Раздает листы для заполнения результатов измерения (приложение1) 4.Разрешает начать исследовательскую работу 5. Следит за своевременным оформлением результатов | 1.Слушают внимательно инструктаж. 2.Знакомятся с приборами. 3.Готовятся к выполнению исследовательской работы. 4.Выполняют самостоятельно лабораторную работу. 5. Оформляют результаты работы в листах |
3. | Заключительный этап | 10 | Разбор задачи. Раздает карточки с решением задачи (Приложение 2). Объясняет решение по слайдам 9-10 презентации | Записывают в рабочих тетрадях. Разбирают решение. |
4. | Рефлексия | 4 | Предлагает: «Пора делать выводы» продолжите предложение | Отвечают |
5. | Домашнее задание | 1 | Раздает карточки с задачами (Приложение 3) | |
Приложение 1
Лабораторная работа
ФИ: ____________________________________ Класс ________
Тема: "Исследование явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды".
Цель работы:
-
определить количество теплоты, отданное горячей водой при теплообмене;
-
определить количество теплоты, полученное холодной водой при теплообмене;
-
объяснить полученный результат.
Приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр, датчик для измерения температуры, стакан.
Ход работы:
-
Налейте в калориметр горячую воду массой mг=100 г=____________кг, а в стакан- холодную массой
mх =100 г=_________кг.
Измерьте начальные температуры холодной и горячей воды:
tг=_______________, tх=______________ .
-
Осторожно влейте холодную воду в калориметр с горячей водой, помешайте
полученную смесь и измерьте ее температуру: t с=___________________ .
-
Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси:
Q г = cmг(tс –tг)=__________________________________________________
-
Рассчитайте количество теплоты, полученное холодной водой при ее нагревании до температуры смеси:
Q х = cmх(t с- t х)=__________________________________________________
-
Результаты измерений и вычисления запишите в таблицу:
Удельная теплоемкость воды с, Дж/(кг*0С) | Масса горячей воды mг, кг | Начальная температура горячей воды tг, 0С | Температура смеси t с, 0С | Количество теплоты, отданное горячей водой Q г, Дж | Масса холодной воды mх, кг | Начальная температура холодной воды tх, 0С | Количество теплоты, принятое холодной водой Q х, Дж |
| | | | | | | |
-
Сравните количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной водой при теплообмене. Сделайте вывод.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Приложение 2
Карточка для урока
В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20°𝐶. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100°𝐶, температура воды стала равна 24°𝐶. Определите удельную теплоемкость опилок.
Записывая условия задачи, используем индекс “в” для обозначения величин, связанных с водой, и индекс “ж” для обозначения величин, связанных с железными опилками.
Дано: mв=450 г mж=200 г tв1=20°C tв2=24°C cв=4200Дж/кг 0С tж1=100°C сж—? | СИ: 0.45 кг 0.2 кг | Решение: Формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при его охлаждении: Q=cm(t2—t1). Запишем эту формулу для воды: Qв=cвmв(tв2—tв1). Запишем формулу количества теплоты для железных опилок: Qж=cжmж(tж2—tж1) |
Нагретые железные опилки помещают в воду для их охлаждения. Значит, вода будет нагреваться и поглотит некоторое количество теплоты, а опилки будут охлаждаться и выделят некоторое количество теплоты. Т.е., между этими телами будет происходить теплообмен, для которого действует уже известное вам правило:
Если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.
Это значит, что количество теплоты Qв, полученное водой, будет равно количеству теплоту Qж, которое выделится при охлаждении железных опилок, но с обратным знаком: Qв=Qж.
Подставим выражения, которые дает формула для расчета количества теплоты: cвmв(tв2—tв1)=cжmж(tж2—tж1).
После завершения теплообмена температура воды и температура железных опилок будут равны друг другу: tв2=tж2=t2.
Подставим в наше равенство и выразим cж:
cж=
Рассчитаем удельную теплоемкость железных опилок:
cж=
=
≈ - 497Дж /кг⋅°C ≈ 0.5кДж/кг⋅°C.
Ответ: cж≈0.5кДж/кг⋅°C.
Приложение 3
Карточки с задачами для домашнего задания
Первый уровень -
1.Какое количество теплоты необходимо для нагревания кирпичной печи массой 1,5 т от 20 до 60 °С? -
2.Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревания на 100 С. 3.Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 500 С до 100 С? Сколько воды можно нагреть от 20 °С до кипения, если передать ей 178,5 МДж теплоты? -
-
| Второй уровень 1.Металлическую деталь массой 200 г нагрели от 20 до 40 °С. Для этого потребовалось 560 Дж энергии. Из какого металла изготовлена деталь? 3.При нагревании куска меди от 200 С до 1700 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди. 4.Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела. |
Приложение 4
3