Урок физики в 8 классе по теме «Расчёт количества теплоты при теплообмене»

Задачи урока:

образовательные: научиться вести простейшие расчеты удельной теплоемкости, количества теплоты; пользоваться таблицей удельной теплоемкости веществ;

развивающие:  формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики; развитие интеллектуальных способностей учащихся; выполнять действия по образцу, оценивать и корректировать их; создавать, анализировать и перерабатывать информацию, представленную в виде таблиц, набор символов;

воспитательные: участвовать в коллективном обсуждении проблем.

Оборудование: справочные таблицы «Удельная теплоемкость вещества»

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация темы

1. Фронтальный опрос:

1. Что называют количеством теплоты?
2. Как зависит количество теплоты, необходимое для нагревания тела, от его массы?
3. Как зависит количество теплоты, выделяющееся при охлаждении тела, от изменения температуры?
4. Что называют удельной теплоёмкостью вещества?
5. Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/кг .°С Что означает это выражение?
6. Лёд, вода и водяной пар – это одно и то же вещество, находящееся в разных агрегатных состояниях. Одинаковой ли удельной теплоёмкостью обладает вещество в разных агрегатных состояниях?
7. Приведите формулу для расчёта количества теплоты.
8. Посмотрите опыт и объясните его. Массы цилиндров одинаковы. Начальная температура одинакова. Почему же парафин неодинаково плавится под цилиндрами?

2. Качественные задачи:

1. Почему в пустынях днем жарко, а ночью температура падает ниже 00С?

Песок обладает малой удельной теплоемкостью, поэтому быстро нагревается и охлаждается. В атмосфере нет облаков, задерживающих солнечные лучи, нет водоемов, охлаждающих температуру воздуха. Соответственно, ночью температура падает по той же самой причине отсутствия воды. Сухой воздух быстро отдает тепло, как только за горизонтом скроются последние солнечные лучи.

2. Почему железные печи скорее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются теплыми?

Железные печи  быстрее нагревают комнату, потому что теплопроводность железа более чем в сто раз больше теплопроводности кирпича. То есть тепло огня в железных печах почти без задержек передается комнате. Железо обладает большей теплопроводностью и меньшей удельной теплоемкостью, чем кирпич. Кроме того, масса кирпичной печи больше, чем железной

3. На что расходуется больше энергии: на нагревание воды или на нагревание алюминиевой кастрюли, если их массы одинаковы?

Если масса алюминиевой кастрюли и воды, налитой в нее, одинаковы, то при нагревании большее количество теплоты поглощается водой, так как своды=4200 Дж/кг0С, а салюмин=900 Дж/кг0С.

3. Объяснение нового материала.

Учитель. Вам уже известно, что внутренняя энергия тела может изменяться как путем совершения работы, так и путем теплопередачи (без совершения работы).

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называют количеством теплоты. 

Тема нашего урока «Расчет количества теплоты при теплообмене».

На прошлом уроке мы с вами выяснили, что для нагревания 1 кг вещества на 10С требуется количество теплоты численно равное значению удельной теплоемкости. Например, для нагревания 1 кг меди на 10С необходимо Q=400 Дж, а для алюминия Q=920 Дж. Получается, что Q зависит от удельной теплоемкости: чем больше с, тем больше Q. Значит Qс.

Очевидно, что для нагревания тела на 10С и на 30С потребуется разное количество теплоты. Следовательно, чем больше разность температуры в нагреве тел, тем больше нужно затратить энергии, значит Q=~(t-t0), где t- конечная температура, а t0- начальная температура.

Мы также с вами выяснили, что чем больше масса тела, тем большее количество теплоты требуется для нагревания, следовательно Q~m.

Основное выражение для расчета количества теплоты при теплообмене:

Q = c ∙m∙ (t – t0)

Значит и единицы измерения количества теплоты тоже Джоули (Дж).

Если происходит нагрев тела, то t=(t - t0)>0, т.е. тело получает тепло. Если остывает, то t< t0 t0, t<0 и Q<0. Это указывает на то, что тело отдает в окружающую среду количество теплоты Q. Следует помнить, что если для нагревания тела массой m с удельной теплоемкостью с на t=(t – t0) нужно Q = c ∙m∙ (t – t0), то ровно столько же выделяется тепла при охлаждении тела от t до t0.

Учитель. Запишите в тетрадь следующее:

Количество теплоты: Q = c m (t – tо)

Q зависит от с (удельной теплоемкости)

Q зависит от m (массы)

Q зависит от Δt (разности температур)

При охлаждении на Δt выделяется такое же количество теплоты, какое затрачивается на нагревание тела на Δt

4. Решение задач

Алгоритм решения задачи на расчет количества теплоты

1. Запишите условие задачи, определив, какое вещество нагревается (охлаждается).
2. Выразите, если необходимо, все величины в единицах СИ.
3. Запишите формулу для расчёта количества теплоты. Если необходимо, то выразите из нее неизвестную величину. Обозначьте полученную формулу (1).
4. Проанализируйте, все ли величины, входящие в формулу, известны. При необходимости, запишите формулы, по которым можно вычислить недостающие величины, обозначьте их цифрами (2), (3) и т.д.
5. Подставьте формулы (2), (3) и т.д. в выражение (1). Получите окончательную формулу для расчёта искомой величины.
6. Выполните действие с размерностью физических величин. Если вы получили необходимую единицу измерения величины, переходите к расчёту. Если нужная единица измерения не получилась, проверьте, правильно ли вы вывели формулу.
7. Сделайте расчёт искомой величины.
8. Запишите ответ, указав, какую именно величину вы определяли.

Решение задач из сборника В.И. Лукашика

№ 1001(III- для меди, II – для железа, I-для воды)

№ 1006. Нужно отметить, что объему воды 0,5л соответствует ее масса 0,5 кг. Для нахождения массы нужно воспользоваться формулой: , для нахождения количества теплоты используют формулу: Q = c ∙m∙ (t – t0)

№ 1011(Q = c ∙m∙ (t – t0)=880Дж/(кг0С) ∙350кг∙500С=15400000Дж=15400 КДж=15,4МДж)

№ 1017 (Q= Q1+Q2, Q1=c1∙m1∙(t–t0)=460Дж/(кг0С)∙65кг∙(490С-40С)=747500Дж,

Q2=c2∙m2∙(t–t0)=4200Дж/(кг0С)∙200кг∙(490С-40С)=21000000Дж, Q=747500Дж+21000000Дж=21747500Дж21,8МДж)

5. Рефлексия. Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала по методу «Лестница успеха».

Каждый ученик с помощью магнита указывает свою фамилию на нарисованной на ватмане лестнице. Название ступеней лестницы:

1-я ступень – урок трудный, я совсем не уверен в своих силах, нужна помощь.

2-я ступень – урок трудный, я не со всем справился, нужна помощь.

3-я ступень – урок трудный, но я почти со всем справился, не нуждаюсь в помощи.

4-я ступень – урок не трудный, я справился почти со всем, помощь не нужна.

5-я ступень – урок не трудный, я уверен в своих силах, помощь не нужна

5. Домашнее задание: § 9, повторить § 8; упражнение 8(,3), сборник задач Лукашик В.И. №1018

6. Список использованной литературы:

1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике 7-9 класс-М.: Просвещение, 2013
2. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2014.
3. Шлык Н.С. Поурочные разработки по физике. 8 класс. –М.: ВАКО, 2017
4. Семенов П.П. Количество теплоты. Единица количества теплоты. Удельная теплоемкость. http://festival.1september.ru/articles/410601/