Разработка урока физики № 11 в 8 классе по теме «Энергия топлива. Удельная теплота сгорания»

Цель урока: формирования знаний об энергии, выделяющейся при сгорании топлива; знакомство с основами горения вещества, обеспечение понимания учащимися физической сути удельной теплоты сгорания топлива; знакомство со способами расчета удельной теплоты сгорания.

Задачи урока:

образовательные: углубить знания учащихся о топливе, ввести понятие удельной теплоты сгорания топлива; выяснить сущность процесса горения с точки зрения молекулярной теории; сформировать обобщенное, целостное представление полученных знаний об окружающем мире.

воспитательные: воспитать интерес к предмету и окружающему миру; воспитать у учащихся уважение к природе, науке и друг к другу.

развивающие: развить умение логического мышления, полноты и аргументированности высказываний; усилить коммуникативные свойства речи; развить способности учащихся систематизировать ранее полученные знания.

Формируемые УУД:

предметные: научаться понимать физический смысл удельной теплоты сгорания топлива; объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива; объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива; выражать физические величины в единицах СИ, решать задачи; записывать условие и решение задачи в тетради по образцу;

метапредметные: строить учебное сотрудничество с учителем и сверстниками; формировать целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что еще неизвестно; выделять и формулировать познавательную цель, искать и выделять необходимую информацию; определять понятия, устанавливать аналогии; анализировать и перерабатывать информацию, представленную в виде таблиц;

личностные: формирование самостоятельности в приобретении новых знаний и практических умений; развитие интеллектуальных способностей учащихся.

Демонстрация: нагревание воды при сгорании сухого горючего (или газа) в горелке, модели атомов углерода, кислорода и образовавшуюся молекулу углекислого газа.

Оборудование: коллекция видов топлива; таблица "Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива"; модели молекул углерода и кислорода; вода, пробирка, держатель, спички, спирт; на каждую парту: фольга размером 2·2 см - две штуки, картон размером 10-20 см - одна штука, пипетки медицинские, пузырьки со спиртом и бензином, вата, спички.

презентация к уроку

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.  Самостоятельная работа по вариантам. (см. приложение 1)

3. Вхождение в тему.

Учитель. Рассмотрите внимательно картину «У костра», художник Богданов-Бельский Н. П. (1868-1945). Что общего между этой картиной, стихотворением Саши Черного «Костер» и темой нашего урока?

Костер

Эй, ребятишки,

Валите в кучу

Хворост колючий,

Щепки и шишки,

А на верхушку

Листья и стружку…

Спички живей!

Огонь, как змей,

С ветки на ветку

Кружит по клетке,

Бежит и играет,

Трещит и пылает…

Шип! Крякс!

Саша Черный

 Сообщение темы урока и целей урока.

Учитель. Эпиграфом к нашему уроку мне хочется взять слова Майкла Фарадея: «Чтобы согреть других, свеча должна сгореть».

4. Объяснение новой темы.

Демонстрация. Нагревание воды при сгорании сухого горючего (или газа) в горелке.

Учитель. В сущности, гореть могут любые вещества. Рассмотрим физическое содержание процесса. Все определяется начальными условиями. Если нефть, бензин, уголь – углеводородсодержащие вещества – горят с выделением тепла, то, скажем, кусок железа тоже можно сжечь при высокой начальной температуре и с большим количеством кислорода. Во всех случаях горение – окислительно-восстановительный процесс. Но в одних случаях он идет с выделением тепла, а в других – с поглощением энергии.

Как здесь не вспомнить «Гимн огню» Константина Бальмонта:

Огонь очистительный,

Огонь роковой,

Красивый, властительный,

Блестящий, живой!

Вопрос. За счёт чего при горении выделяется энергия? (Заслушиваются ответы учеников)

Энергия при горении вещества выделяется тогда, когда суммарная кинетическая энергия молекул после горения выше, чем у молекул до начала процесса горения. В этом случае говорят, что такое вещество называют топливом. К наиболее распространенным видам топлива можно отнести нефть, природный газ, каменный уголь, торф, древесина и т.п. Все эти вещества содержат атомы углерода: С+О2=СО2.

Топливо – вещества с высоким содержанием углерода: уголь, нефть, торф, природный газ, дрова и др., при сгорании которых выделяется большое количество энергии.

Учитель:  Классификацию топлива можно провести по его агрегатному состоянию и по его происхождению. По агрегатному состоянию топливо может быть и твердым (уголь, торф, древесина, сланцы), и жидким (нефть и нефтепродукты), и газообразным (природный газ). По происхождению топливо делится на природное (древесина, солома, торф, бурый и каменный уголь, антрацит, горючие сланцы, нефть, природный газ) и искусственное (кокс, торфяные брикеты, моторные топлива и др). Рассмотрим различные виды топлива из коллекции.

Вопрос. Давайте попытаемся выяснить, почему в результате сгорания топлива выделяется энергия? Для этого нужно вспомнить строение вещества. Из чего состоит вещество? (Учащиеся.  Все вещества состоят из молекул, которые состоят из атомов, между которыми есть промежутки.)

Вопрос: Почему не распадаются вещества на отдельные атомы, несмотря на то, что есть промежутки? (Учащиеся: Чтобы молекулы разделить на атомы, нужно преодолеть силы притяжения то есть, совершить работу, а значит увеличить энергию атомов.)

Учитель: При соединении атомов наоборот: энергия будет выделяться. При горении происходит образование из атомов молекул. Обычное топливо содержит углерод. Вы знаете, что без доступа кислорода, воздуха, горение не возможно. При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, которые содержатся в воздухе.

Демонстрация. Модели атомов углерода, кислорода и образовавшуюся молекулу углекислого газа.

Учитель: Каждый атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода, при этом образуется молекула углекислого газа и выделяется энергия в виде тепла. Важно уметь рассчитывать энергию, которая выделяется при сгорании. Как определить, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива? (Заслушиваются ответы учеников)

Опытным путем находят, какое количество теплоты выделится при полном сгорании одинакового количества топлива различных видов.

Эксперимент: Положим на картон кусочки фольги, на них два одинаковых комочка ваты с булавочную головку. На один кусочек ваты капнем спирт, а на другой бензин и зажжем их одновременно. Когда спирт и бензин сгорят, полностью прикоснитесь к кусочкам фольги.

Ответим на вопросы:

 Одинаково ли нагрелись кусочки фольги? (Кусочек фольги, где сгорел бензин, нагрелся сильнее.)

Какое топливо спирт или бензин, выделило больше тепла при полном сгорании? (Бензин выделил больше тепла, чем спирт.)

Вопрос. Где используется топливо? (Заслушиваются ответы учеников)

Учитель. Обратите внимание! При сгорании топлива потребляется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Выделяется вредный углекислый газ. Использование топлива наносит ущерб окружающей среде! Подумайте, как можно его уменьшить? (Заслушиваются ответы учеников)

Количество теплоты, выделяемое при сгорании, обычно характеризуют удельной теплотой сгорания

Определение. Удельная теплота сгорания топлива – количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.

Обозначается буквой q и измеряют в Дж/кг.

Различные вещества имеют различные значения q. Например, для нефти q=4,4 ∙107Дж/кг, для торфа q=1,4 ∙107Дж/кг, q – табличная величина.

Задание. Рассмотрим таблицу "Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива"

Вопрос: 1. Что это означает, что удельная теплота сгорания торфа 1,4·107 Дж/кг? (Это значит, что при полном сгорании торфа массой 1 кг выделится 1,4·107 Дж теплоты.)

2. Что это означает, что удельная теплота сгорания нефти 4,4·107 Дж/кг? (Это значит, что при полном сгорании нефти массой 1 кг выделится 4,4·107 Дж теплоты.)

Учитель: А если сжечь 2 кг нефти? (Тогда полном сгорании нефти массой 2 кг выделится теплоты в два раза больше, то есть 4,4·107 Дж.)

Опыт: Положим на картон кусочки фольги, на них два одинаковых комочка ваты с булавочную головку. На один кусочек ваты капнем спирт, а на другой бензин и зажжем их одновременно. Когда спирт и бензин сгорят, полностью прикоснитесь к кусочкам фольги.

Вопросы: 1. Одинаково ли нагрелись кусочки фольги? (Кусочек фольги, где сгорел бензин, нагрелся сильнее.)

2. Какое топливо спирт или бензин, выделило больше тепла при полном сгорании? (Бензин выделил больше тепла, чем спирт)

​​​​​​​Учитель: Чтобы подсчитать количество теплоты Q, выделяющееся при сгорании топлива любой массы m, нужно удельную теплоту сгорания топлива q умножить на массу сгоревшего топлива: Q=q·m.

4. Закрепление изученного материала.

Решение задач из сборника В.И. Лукашика № 1044. В печи сгорели сухие сосновые дрова объемом 0,01 м3 и торф массой 5 кг. Сколько теплоты выделилось в печи?

5.Подведение итогов. Рефлексия.

Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала с помощью таблицы, содержащей названия основных этапов урока.

Критерии оценивания:

1 балл – я не знаю, не понимаю, не умею, не справляюсь.

2 балла – я знаю, понимаю, умею, справляюсь, но не всегда.

3 балла - я знаю, понимаю, умею, справляюсь со всем.

6. Домашнее задание:

§10, упражнение 9 (2,3) (стр. 31), задание (стр. 32)

Список использованной литературы:

1. Громцева О.И. Контрольные и самостоятельные работы по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс» - М.: Издательство «Экзамен», 2017

2. Чеботарева А.В. Тесты по физике. 8 класс: : к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс» - М.: Издательство «Экзамен», 2014

3. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2014.

4. Шлык Н.С. Поурочные разработки по физике. 8 класс. –М.: ВАКО, 2017

5. Тимербаева М.Б. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания. http://festival.1september.ru/articles/591879/