Решение комбинированных задач на тему «Изменение агрегатных состояний вещества»

Учитель:

Бондарева Н. И.

Предмет:

Физика.

Класс:

8 класс.

Учебник:

Пурышева, Н. С. Физика. 8 кл. учебник / Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская. - 4-е изд., стереотип – М. : Дрофа, 2016. – 287, [1] с.: ил.

Тема урока:

Решение комбинированных задач на тему «Изменение агрегатных состояний вещества ».

Цель урока:

Научить систематизировать и выявлять общее и особенное при решении задач по теме «Тепловые явления. Изменения агрегатных состояний вещества».

Задачи урока:

• Образовательные:

  • проверить усвоение учащимися физических формул и основных понятий;

  • выявить уровень сформированности умений учащихся решать типовые задачи на тепловые процессы; графические задачи и качественные задачи;

  • продолжить обучать применять знания в новой ситуации, грамотно объяснять физические явления.

• Развивающие:

  • развитие у учащихся произвольного внимания, умения анализировать, сравнивать, высказывать свою точку зрения и аргументировать её;

  • пользоваться альтернативными источниками информации, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника,

  • развивать умение определять цели и задачи деятельности, работать в команде;

  • развивать интерес к изучению окружающего мира через уроки физики;

  • формировать у учащихся приемы применения знаний в новых условиях, усиливать прикладную направленность знаний;

• воспитательные:

  • формирование умения управлять своей познавательной деятельностью;

  • воспитание нравственных позиций (любовь к природе, взаимоуважение).

  • воспитывать интерес к предмету через практическую значимость изучаемого материала;

  • развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления;

  • обеспечивать благоприятную психологическую обстановку на уроке, мотивацию учащихся к учебной деятельности (через посильность заданий и ситуации успеха).

Планируемые результаты:

Формируемые УУД:

1. Личностные:

   • установление учащимися связи между целью учебной деятельности и ее мотивом (смыслообразование).

2. Регулятивные:

   • Выработка способности к мобилизации сил и энергии.

   • Умение постановки учебной задачи на основе соотнесения известного и неизвестного материала, прогнозирования результата,

   • Составления плана и последовательности действий, оценивания и контроля полученного результата, корректировки плана и способов действия в случае расхождения эталона и полученного результата.

3. Коммуникативные: умение слушать, участвовать в коллективном обсуждении проблемы, вступать в диалог, точно выражать свои мысли, владение монологической и диалогической формами речи в соответствии с нормами родного языка, интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное сотрудничество со сверстниками и взрослыми.

4. Познавательные:

   • Умение осознанно строить речевое высказывание в устной и письменной форме, структурировать знания.

   • Постановка и решение проблемы, выбор наиболее эффективных способов выхода из проблемной ситуации в зависимости от конкретных условий, создание алгоритмов деятельности при решении проблем поискового характера.

   • Формирование знаково-символических УУД.

   • Самостоятельное формулирование познавательной цели,  выдвижение гипотезы.

   • Рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

   • Выделение необходимой информации.

Тип урока:

Урок обобщения и систематизации знаний.

Форма урока:

Урок-игра

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Формируемые УУД

1. Орг. момент

• Приветствие

• Выявление отсутствующих.

• Готовность учащихся к уроку.

Взаимное приветствие, настраиваются на работу, отвечают на поставленные вопросы.

Коммуникативные:вступление в диалог, отслеживание действий учителя, умеет слушать и слышать.

Познавательные:развивает операции мышления, ставит задачу (ответить на вопрос)  на основе соотнесения того, что известно.

2. Проверка

д/з

Пар 34 (учить, вопросы), пар 35 (учить, вопросы), пар 36 (конспект, вопросы). Задание 33(5), задание 34 (4).

Пар 34 (учить, вопросы)

1. Какие двигатели называют тепловыми?

1. Каковы основные части теплового двигателя?

1. Почему рабочим телом двигателя является газ или пар?

1. Зачем в тепловом двигателе нужен холодильник?

1. Что называется коэффициент полезного действия теплового двигателя?

1. От чего зависит КПД теплового двигателя?

1. Что нужно сделать, чтобы повысить КПД теплового двигателя?

Пар 35 (учить, вопросы)

1. Как устроен ДВС?

1. Из каких тактов состоит работа двигателя внутреннего сгорания?

1. Какой из тактов называют рабочим ходом?

1. Чем отличается карбюраторный ДВС от дизельного?

1. Что является рабочим телом, нагревателем и холодильником в ДВС?

1. Какие преобразования энергии происходят при работе ДВС?

1. В каких видах транспорта применяют ДВС?

1. Зачем на ось коленчатого вала ДВС насаживают на маховик?

Пар 36 (вопросы)

1. Из каких частей состоит турбина? Как она работает?

1. Какие преобразования энергии происходят при работе турбины?

1. Что является нагревателем, рабочим телом и холодильником турбины?

1. Какими преимуществами обладает турбина по сравнению с ДВС?

1. В чем причина загрязнения окружающей среды при работе тепловых двигателей?

1. Что такое парниковый эффект? Как он образуется и к каким последствиям приводит?

1. Каковы направления совершенствования автомобильных двигателей?

Задание 33 (5)

Вычислите КПД двигателя, если он получил от нагревателя количество теплоты 150 Мдж, а передал холодильнику 100 Мдж.

Задание 34 (4)

Двигатель внутреннего сгорания совершил работу, равную 55,2 Мдж, и израсходовал при этом 6 кг бензина. Чему равен КПД этого двигателя?

Пар 34 (учить, вопросы)

1. Тепловые двигатели — это устройства, которые совершают механическую работу за счёт внутренней энергии топлива.

1. Основные части теплового двигателя - цилиндр и поршень.

1. Вещество в газообразном состоянии легко сжимается.

1. Для того, чтобы вернуть рабочее тело в первоначальное состояние (сжать), его надо
   охладить, следовательно, нужно иметь холодильник, которому рабочее тело отдает некоторое количество теплоты.

1. Отношение совершенной двигателем работы А к количеству теплоты, полученному им от нагревателя Q₁, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД) η:

η = A/Q₁ *100%

1. КПД теплового двигателя зависит от отношения полезной работы, которую выработал двигатель, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

1. Необходимо увеличить количество теплоты, которое двигатель получает от нагревателя (повысить температуру нагревателя), и уменьшить количество теплоты, отдаваемое холодильнику (понизить температуру холодильника).

Пар 35 (учить, вопросы)

1. 1. Цилиндр.

   2. Поршень.

   3. Шатун.

   4. Коленчатый вал.

   5. Впускной клапан.

   6. Выпускной клапан.

   7. Свеча зажигания.

   8. Маховик.

1. См приложение 2

1. Третий такт - рабочий ход.

1. В карбюраторном двигателе горючая смесь готовится вне двигателя в специальном устройстве и из него поступает в двигатель. В дизельном двигателе горючая смесь готовится в самом двигателе. Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют довольно низкий КПД-от 21%, КПД дизельных двигателей выше-42%.

1. Горючая смесь в карбюраторном двигателе или воздух в дизельном двигателе являются рабочим телом, холодильник - охлаждающая жидкость, окружающая среда. Поршень движется из нижней точки вверх и рабочая смесь или воздух сжимаются, в результате температура горючей смеси становится 300-350 С, а воздуха в дизелях - 500 -600 С

1. Внутренняя энергия газа превращается в механическую.

1. - Автомобильный транспорт, тракторы, сельхозмашины и др.
   - Железнодорожный транспорт, в т.ч. энергопоезда.
   - Морской и речной флот, катера.
   Легкомоторная авиация.
   - Строительная, дорожная техника (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры, самоходные краны, компрессоры, передвижные электростанции и др.).

1. Такты поршня имеют названия в соответствии с происходящими в них процессами: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Т. к. рабочий ход совершается в одном из 4 тактов двигателя, то для равномерного вращения коленчатого вала насаживают на него массивное тело-маховик.

Пар 36 (вопросы)

1. Простейшая паровая турбина содержит вал, на который насажен диск с закрепленными по его ободу лопатками. Около лопаток расположены трубы-сопла, в которые поступает пар из котла. Диск турбины приводится в быстрое вращательное движение за счет того, что струи пара, вырывающиеся из сопел, оказывают значительное давление на лопатки.

1. Внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию направленного движения струи пара. Струя пара передает часть своей энергии лопастям турбины.
   Лопасти передают энергию генератору электрического тока, который преобразует кинетическую энергию в электрическую.

1. Газ или пар, являющийся рабочим телом, получает от нагревателя некоторое количество теплоты, В качестве нагревателя может служить сжигаемый газ, холодильником является окружающая среда.

1. - возможность работы на различных видах топлива (твердом, жидком, газообразном),
   - использование доступного теплоносителя;
   - широкий диапазон мощностей;
   - возможность длительной эксплуатации.

1. При работе тепловых двигателей продукты сгорания топлива уходят в атмосферу, а они содержат вредные вещества, которые загрязняют атмосферу.

1. Выбросы продуктов сгорания топлива сопровождаются выделением в атмосферу энергии. Это приводит к изменению теплового баланса Земли. Парниковый эффект проявляется в том, что углекислый газ задерживает энергию излучения Земли. Соответственно температура нижнего слоя атмосферы повышается.

1. Перевод автомобилей на использование в двигателях газового топлива и двигателей, работающих на водороде, а так же широкое распространение электромобилей.

Задание 33 (5)

Дано:

Q₁ = 150 Мдж = 15*10⁷ Дж

Q₂ = 100 Мдж = 10*10⁷ Дж

η-?

Решение:

η = A/Q₁ *100% = Q₁-Q₂/Q₁ *100%= (15*10⁷ Дж - 10*10⁷ Дж / 15*10⁷ Дж) *100% = 33%

Ответ: η = 33%

Задание 34 (4)

Дано:

A= 55,2 Мдж = 55,2*10⁶ Дж

m = 6 кг

q = 46*10⁶ Дж/кг

η-?

Решение:

η = A/Q₁ *100%

Q=qm

η = A/qm *100% = 55,2*10⁶Дж/46*10⁶Дж/кг * 6 кг *100% = 20%

Ответ: 20%

Личностные:выражать положительное отношение к процессу познания, желание узнать новое, проявлять внимание.

Регулятивные:осознание учеником того, что уже освоено и что ещё подлежит усвоению, а также качество и уровень усвоения.

Коммуникативные:вступление в диалог, отслеживание действий учителя, умеет слушать и слышать.

3. Этап постановки целей и задач урока.

У нас сегодня обобщающий урок по теме: «Тепловые явления». Нужно подготовиться к контрольной работе. А так хочется пофантазировать! И я приглашаю вас отправиться в кругосветную регату, но не в простую, а в физическую!

Как вы думаете, что мы с вами будем делать в нашем путешествии?

Какова тема нашего урока?

В этом путешествии мы проверим все свои знания и умения по данной теме.

Обобщить и систематизировать знания по теме «Тепловые явления. Изменения агрегатных состояний вещества».

Решение комбинированных задач на тему «Изменение агрегатных состояний вещества ».

Познавательные:развивает операции мышления, ставит задачу (ответить на вопрос) на основе соотнесения того, что известно.

Коммуникативные:умение выражать свои мысли, строить высказывания.

Регулятивные:различать способ и результат действия, принимать и сохранять учебную задачу, планировать свои действия в соответствии с поставленной задачей.

4. Актуализация знаний.

Итак: наш маршрут представлен на доске. Давайте с ним ознакомимся.

Станции :

1. Причал «Теоретиков»

2. Остров «Формул»

3. Бухта «Почемучек»

4. Гора «Проблем»

5. Континент «Поиск»

Ребята делают предположения, что мы будем повторять на каждой станции.

Личностные:выражать положительное отношение к процессу познания, желание узнать новое, проявлять внимание.

Регулятивные:осознание учеником того, что уже освоено и что ещё подлежит усвоению, а также качество и уровень усвоения.

Коммуникативные:вступление в диалог, отслеживание действий учителя, умеет слушать и слышать.

5. Применение изученного материала

Все готовы к путешествию? Молодцы! Я предлагаю проверить вашу готовность. Это будет своего рода осмотром яхт.

Задание 1: причал «теоретиков»

Возьмите свой маршрутный лист и выполните задание №1. (см. приложение 1)

Ваше время вышло, давайте теперь проведем взаимопроверку работ.

Молодцы ! Яхты готовы к регате. На нашем пути остров «Формул».

Задание 2: остров «Формул».

Обратите внимание, в формулах есть пробелы – кружочки, нужно правильно их заполнить. В качестве исходных данных используйте ответ предыдущей формулы. (см. приложение 1)

Ваше время вышло, давайте теперь проведем взаимопроверку работ.

Отправляемся дальше. На горизонте показалась бухта. Здесь мы причалим, чтобы ответить на качественные вопросы.

Задание 3: бухта «Почемучек».

Правило, кто быстрее ответит, получит жетон (см. приложение 1).

Задание 4: гора «Проблем»

Посмотрите, на горизонте виднеется гора «Проблем», пора ее исследовать.

(см. приложение 1)

Задание 5: континент «Поиск»

Наше путешествие продолжается. На нашем пути континент «Поиск». Не пора ли нам что-нибудь перекусить.

Предлагаю следующее меню:

1. Задание на «3»

Для превращения 0,05 кг эфира в пар требуется 20 кДж энергии. Чему равна теплота парообразования эфира?

1. Задание на «4»

Рассчитайте количество теплоты, необходимое для плавления 2 кг свинца, имеющего температуру 227⁰С

Выберите правильный ответ.

1. 5000 кДж

2. 1640 кДж

3. 3200 кДж

4. 78 кДж

1. Задание на «5»

Сколько килограммов стоградусного пара потребуется для нагревания алюминиевого бруска массой кг от 20⁰С до 50⁰С?

Задание 1: причал «теоретиков»

Заполняют свои маршрутные листы (см. приложение 1).

Проверка работ (см. приложение 2)

Задание 2: остров «Формул».

Ребята, заполняют свои маршрутные листы (см. приложение 1).

Проверка работ (см. приложение 2)

Задание 3: бухта «Почемучек».

Ответы (см. приложение 2)

Задание 4: гора «Проблем»

Решение графических задач

(см. приложение 2).

Задание 5: континент «Поиск»

Задание на «3»

Дано:

m= 0,05 кг

Q = 15 кДж

L-?

Решение:

Q=Lm

L=Q / m = 15 кДж / 0,05 кг = 300 кДж

Задание на «4»

Дано:

m= 2 кг

t = 227⁰С

C= 140 Дж/кг*⁰С

λ = 24300 Дж/кг

t_пл = 327⁰С

Q-?

Решение:

Q_нагр = cm(t_пл -t) = 140 Дж/кг*⁰С * 2 кг * ( 327⁰С - 227⁰С ) = 28000 Дж

Q_пл = λm = 24300 Дж/кг * 2 кг = 48600 Дж

Q = Q_нагр + Q_пл = 28000 Дж + 48600 Дж = 76600 Дж

Ответ:Q = 76600 Дж

Задание на «5»

Дано:

m_a= 90 кг

t₁ = 20⁰С

t₂ = 50⁰С

t_п = 100⁰С

C_а= 920 Дж/кг*⁰С

L = 2260 000 Дж/кг

Q-?

Решение:

Количесво теплоты, выделившееся при конденсации водяного пара, равно количеству теплоты, потраченному на нагревание алюминиевого бруска.

Q_нагр = Q_пар

Lm_б = c_аm_а (t₂ -t₁)

m_б = c_аm_а (t₂ -t₁) / L = 920 Дж/кг*⁰С * 90 кг * (50⁰С -20⁰С ) / 2260 000 Дж/кг = 1 кг

Ответ: m_б = 1 кг

Познавательные:умение строить логическую цепь размышления, умение формировать анализ и синтез, умение применять знания в новой ситуации.

Личностные:

умение внести необходимые дополнения и коррективы, умение понимать личную ответствен-ность за результат, формирование учебной мотивации.

Коммуникативные:умение вступать в диалог, умение создавать устные высказывания.

Регулятивные:умение осознавать что усвоено, что подлежит усвоению, а также качество и уровень усвоения, умение адекватно реагировать на трудности и не боится сделать ошибку.

5. Рефлексия

1. Что понравилось на уроке..

2. Что не понравилось на уроке…

3. Что показалось сложным…

4. Что было наиболее интересно узнать...

Ученики отвечают на поставленные вопросы.

Познавательные:

Оценивание детьми собственной деятельности, определение позиции ученика.

Коммуникативные:

умение выражать свои мысли.

Регулятивные:

умение давать верную эмоциональную оценку своей деятельности на уроке.

6. Д/з

Марон, 8 кл.

ТЗ-6

20) Куску льда массой 4 кг при температуре 0⁰С передали количество теплоты 1480 кДж. Расплавиться ли весь лед? Какая при этом установится температура льда?

ТЗ-7

29)Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10г, спирта массой 2г, эфира массой 8 г, если каждая жидкость нагрета до температуры кипения?

33) Для нагревания 3 л воды от 18 до 100⁰С вводу впускают стоградусный пар. Определите массу пара.

20) Дано:

m= 4 кг

λ = 330 кДж

t_пл = 0⁰С

Q =1480 кДж

С_в = 4200 Дж/кг*⁰С

t_кип - ?

Решение:

Q_пл = λm = 330 кДж * 4 кг = 1320 кДж

Q>Q_пл=> весь лед расплавиться

Q_нагр = Q-Q_пл= 1480 кДж - 1320 кДж = 160 кДж

Q_нагр = c_вm (t_кип - t_пл )

t_кип = Q_нагр - c_{в *} m*t_пл / c_{в *} m =( 160000 Дж - 4200 Дж/кг*⁰С

* 4 кг * 0⁰С / 4200 Дж/кг*⁰С

* 4 кг = 9⁰С

Ответ:t_кип = 9⁰С

29) Дано:

m_в= 10 г = 0,01 кг

L_в = 2260 кДж/кг

m_с = 2 г = 0,002 кг

L_с = 906 кДж/кг

m_э = 8 г = 0,008 кг

L_э = 356 кДж/кг

Q-?

Решение:

Qв=Lm =2260 кДж/кг * 0,01 кг = 22,6 кДж

Qс=Lm =906 кДж/кг*0,002 кг = 1,9 кДж

Qэ=Lm 356 кДж/кг * 0,008 кг = 2,8 кДж

Q = Qв+Qс + Qэ= 22,6 кДж +1,9 кДж +2,8 кДж = 27,3 кДж

Ответ:Q=27,3 кДж

33) Дано:

Vв = 3 л = 0,003 м³

t₁ = 18⁰С

t₂ = 100⁰С

C_в =4200 Дж/кг*⁰С

L_п = 2260 кДж/кг

t_п = 100⁰С

ρ_в = 1000 кг/м³

m_п -?

Решение:

m_в = ρ_в *V_в = 1000 кг/м³ * 0,003 м³= 3 кг

Количесво теплоты, выделившееся при конденсации водяного пара, равно количеству теплоты, потраченному на нагревание алюминиевого бруска.

Q_нагр = Q_конден

L_пm_п = c_вm_в (t₂ -t₁)

m_п = c_вm_в (t₂ -t₁) / L = 4200 Дж/кг*⁰С * 3 кг * (100⁰С - 18⁰С ) / 2260 000 Дж/кг = 0,4 кг

Ответ: m_п =0,4кг

Познавательные:

умение структурировать знания, оценивание процессов и результатов деятельности.

Регулятивные:

волевая саморегуляция, осознание того, что усвоено и что подлежит усвоению.

Дано:

m= 0,05 кг

Q= 15 кДж

L-?

Решение:

Q=Lm

L=Q / m = 15 кДж / 0,05 кг = 300 кДж

Дано:

m= 2 кг

t = 227⁰С

C= 140 Дж/кг*⁰С

λ = 24300 Дж/кг

t_пл = 327⁰С

Q-?

Решение:

Q_нагр = cm(t_пл -t) = 140 Дж/кг*⁰С * 2 кг * ( 327⁰С - 227⁰С ) = 28000 Дж

Q_пл = λm = 24300 Дж/кг * 2 кг = 48600 Дж

Q = Q_нагр + Q_пл = 28000 Дж + 48600 Дж = 76600 Дж

Ответ:Q = 76600 Дж

Дано:

m_a= 90 кг

t₁ = 20⁰С

t₂ = 50⁰С

t_п = 100⁰С

C_а= 920 Дж/кг*⁰С

L = 2260 000 Дж/кг

Q-?

Решение:

Количесво теплоты, выделившееся при конденсации водяного пара, равно количеству теплоты, потраченному на нагревание алюминиевого бруска.

Q_нагр = Q_пар

Lm_б = c_аm_а (t₂ -t₁)

m_б = c_аm_а (t₂ -t₁) / L = 920 Дж/кг*⁰С * 90 кг * (50⁰С -20⁰С ) / 2260 000 Дж/кг = 1 кг

Ответ: m_б = 1 кг