Урок-обобщение темы "Тепловые явления", 8 класс
методическая разработка по физике (8 класс) по теме

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области

 «Нижнетагильский строительный техникум»

Государственное образовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 58

Методическая разработка урока по физике

Тема: Тепловые явления. 8 кл.

Путешествие в страну Джоулия

Автор:

Преподаватель физики  I категории

Зарипова Азалида Фазыловна.

2012

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

     Физика занимает особое место среди школьных предметов, создавая представление  о научной картине мира. Физика показывает гуманистическую сущность научных знаний, подчеркивает их нравственную ценность, формирует творческие способности учащихся, их мировоззрение. Основная цель обучения может быть достигнута только при условии, если в процессе обучения будет сформирован интерес к знаниям.

     Одним из эффективных видов воспитания у школьников интереса к учению является организация уроков в игровой форме. Игра, учение и труд являются основными видами деятельности человека. Игра готовит к учению и к труду, являясь одновременно и учением и трудом. В процессе игровых занятий ученики приобретают самые различные знания о предметах и явлениях окружающего мира. Игра развивает наблюдательность и способность различать отдельные свойства предметов, выявлять их существенные признаки.  Игры оказывают большое влияние на умственное развитие, совершенствуя мышление, внимание, творческое воображение. Игровой формы уроки, элементы игры, как писал Я. И. Перельман, приобретают особенно большое значение не столько для друзей         физики, сколько ее недругов, которых важно не приневолить, а приобщить, приохотить к учению.

      Эта работа была разработана на основе своего опыта, на основе методической литературы, которую привожу, лет 20-25 назад. Когда начала снова работать в среднем звене, отыскала в своем портфолио. Создала презентацию к этой работе, что гораздо облегчает  работу учителя, активирует учащихся. Каждый ученик получает готовый лист с графиком тепловых явлений. Можно добавить туда и в план урока кипение. Время всего 40 минут, поэтому я ограничилась нагреванием льда, плавлением и нагреванием воды до температуры кипения воды.

Я проводила повторительно-обобщающие уроки такого типа, один из которых представляю в этой разработке, ежегодно в восьмых классах после изучения тем. Естественно, каждый раз вводила новые элементы, изменяла, учитывая способность и подготовленность учащихся в каждом классе. В целом уроки получались всегда интересные, полезные обучающимся и преподавателям. В разработке представлено, конечно, гораздо больше материала, чем для одного конкретного урока. По желанию и учетом контингента учащихся выбираются вопросы и задачи, больше или меньше предлагаются и задания.

     Успехов в Вашем творчестве!

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА для применения в старших классах

   Предлагаемая разработка урока рассчитана  для эффективного и скоростного повторения материала по тепловым явлениям и изменением агрегатных состояний вещества перед изучением темы «Термодинамика». Многие дети успели уже забыть основные формулы, некоторые понятия, единицы измерения физических величин к моменту поступления в техникум. Времени заново учить недостаточно  по учебной программе. Поэтому эффективно и без большой нагрузки учащиеся смогут вспомнить, повторить, запомнить данный материал в такой игровой форме. Конечно, можно изменить структуру урока, что-то добавить или, наоборот, пропустить.

   В процессе такой формы обучения развивается любознательность и способность различать отдельные свойства предметов, выявлять их существенные признаки. Такая форма повторения совершенствует мышление, внимание, творческое воображение учащихся. Решение основной учебной задачи урока – повторение и закрепление знаний - будет достигнута. Урок пройдет интереснее и  эффективнее,  чем обычная лекция, возрастет  интерес к учебе, к творчеству, самопознанию.

Путешествие в страну Джоулия

Тема. Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества.

Цель. Обобщение, систематизация, углубление знаний.

Воспитание: культуры общения учащихся друг с другом, самоутверждения и самоорганизации  в процессе получения знаний, самопознания в последовательной творческой работе, умения обобщать изученное и исследованное в процессе получения знаний.

 Урок проводится в конце изучения всего материала по этим темам.

Возможные варианты организации урока: класс делится по рядам на два-три отряда или по предложению преподавателя (чтобы в каждом отряде были разные по успеваемости учащиеся). - Каждый отряд получает карту-задание. Результаты «путешествия» будут определяться на каждого «туриста» и на отряд. Учащиеся сами выбирают командира отряда (при этом они, естественно, в основном выбирают более сильного ученика).

- Каждый ученик получает карту-задание, где выполняет решения задач, отмечает ответы...

 Карта для путешествия в страну Джоулия – это график изменения агрегатных состояний вещества – воды. На каждом графике разная начальная температура или конечная температура, если начинать с состояния пара. Можно рассматривать изменение агрегатных состояний олова или ртути, но более понятно и близко учащимся, конечно, вода.

 Рис.1.

        Учащиеся, то есть «туристы», получают карты, где последовательно буквами обозначен  путь следования по стране Джоулия. В пути заполняют дневник путешествия, где производят записи ответов на вопросы, решают задачи, кроссворд. В конце путешествия сдают для защиты своего маршрута  путешествия. В ходе урока, конечно,  проверяется правильность многих ответов самими учениками: ответами, решениями у доски.

  1. Путешествие начинается с подготовки к нему: учащиеся с каждого отряда по очереди отвечают на вопросы, если не знают ответа, то отвечают с другого отряда. Вопросы по теории (возможные):

Что называют внутренней  энергией тела?

Что называют тепловым движением молекул?

От чего зависит внутренняя энергия тела?

От чего не зависит внутренняя энергия тела?

Способы изменения внутренней энергии тела?

Что называется теплопередачей?

Какие способы теплопередачи Вы знаете?

Что называется теплопроводностью?

Вопросы, связанные с применением теории (можно по два-три вопроса на отряд):

Почему человеку уютно на воздухе при 20ºС, а в воде зябнет при температуре 25ºС?  (Вода обладает большей теплопроводностью, чем воздух, поэтому в воде тело человека охлаждается быстрее).          

Почему ранней весной образуются воронки  в снегу  вокруг стволов деревьев?  (Днем  стволы  деревьев  нагреваются,  часть количества теплоты передается вниз по влажному стволу дерева, так как влажное  дерево обладает хорошей теплопроводностью: почва нагревается вокруг ствола, и снег оттаивает).

Почему животные, обладающие толстым подкожным жиром, прекрасно себя чувствуют даже в сильные морозы? (Жир обладает плохой теплопроводностью.)

Почему выражение «шуба греет» неверно?  (Греет не сама шуба,   воздух между ворсинками – шерстью – шубы плохой проводник   тепла, не пропускает тепло наружу).

В какой посуде пища прогорает легче: в медной или в чугунной?  Почему?  (В медной, так как теплопроводность меди больше, чем у чугуна).

Почему пить из фарфоровой чашки приятнее, чем из алюминиевой кружки?  (Алюминий обладает большей теплопроводностью, чем фарфор).

При какой температуре металл  и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми?  (При температуре, равной температуре человеческого тела, то есть примерно 36, 7ºС, так как теплопередача не происходит).

Утром ученик спешит в школу. На столе стоят металлическая и глиняная чашки.  Как должен поступить ученик, чтобы быстрее попить горячий чай, наливая из чайника, и не опоздать на занятия? (Налить чай сначала в металлическую чашку, затем уже заметно остывший  налить в глиняную).

Когда быстрее остынет чайник с кипятком:  когда он поставлен на лед или когда лед положен на крышку чайника? (Когда лед положен на крышку чайника. Остывшая масса воды опускается вниз, а более горячая вода  поднимается вверх и тоже остывает. Происходит  конвекция    жидкости).

Почему даже тонкая полиэтиленовая пленка  предохраняет растения от заморозков?  (Пленка удерживает воздух более высокой температуры вокруг растения, чем  наружный ночной воздух).

Что значит народная поговорка «дрожит как осенний лист»? (Листья осины дрожат даже в безветренную погоду. Ее  листья имеют тонкие длинные черенки, чувствительные даже ничтожным перемещением воздуха – даже в самую тихую погоду над землей движутся вертикальные потоки воздуха).

Почему в тихую погоду дым из труб зданий поднимается вертикально вверх, а из труб движущегося паровоза стелется  над поездом?  (В зданиях конвекционные потоки теплого воздуха  вытесняются вверх более холодными слоями. Труба движущегося паровоза выбрасывает небольшие струи  теплого воздуха в разных местах дороги, которые гораздо медленнее поднимаются вверх. Чем больше скорость паровоза, тем длиннее струи  стелющегося дыма).

В холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок. Человек, когда ему холодно, съеживается. Воробышек в холодные зимние сидит нахохлившись. Почему?  (Свернувшись, мы уменьшаем поверхность теплового излучения, тем самым избегая переохлаждения организма).

Почему чашки, кастрюли, самовар, термоса и т. д. делают круглыми, а не квадратными или иными в основном?  ( При одинаковом объеме посуда с круглым сечением имеет меньшую поверхность, поэтому меньше поглощает и отдает тепло окружающей среде).

Почему самая высокая температура воздуха не в полдень, а после полудня?  (Земля  нагревается  лучами  Солнца.   Воздух нагревается излучением нагретой поверхности Земли.  Поэтому  наибольшее нагревание  воздуха  происходит  позже).

Командиры отмечают в дневнике каждому «туристу» очки-оценки за их ответы. Учитель ведет свои записи, при оценивании в конце урока согласует записями в дневнике отряда и «туристами», что важно для самооценки каждого ученика. Оценивать можно привычно по пятибалльной системе или иначе (звездочки, кружочки).

2. «Открываем» страну Джоулия.

 Ключ для открытия волшебный (рис. 2), который нарисован на доске есть на странице презентации.  Нужно правильно ответить на вопросы и в клетках ключа расставить буквы, отмеченные в ответе по номеру.

Рис. 2.                   

Вопросы:

2100 Дж/(кг·ºС) – что за вещество? (Третья буква).  (Лед)

460 Дж/(кг·ºС) – что за  вещество? (Первая буква).  (Железо)

Какое топливо, широко применимое в военном деле и во время иллюминаций, впервые изобрели в  Китае? (Вторая буква). (Порох).

Топливо в ядерном реакторе Атомных электростанций.  (Первая буква).  (Уран).

Температура плавления этого вещества 3387ºС.  (Третья буква).  (Вольфрам).

Парообразование по всему объему жидкости.  (Вторая буква) (Кипение).

Тип теплового двигателя, в котором вал вращается без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала – турбины.  (Седьмая буква). (Паровая).

    Ответ: Джоулия. Это слово написано на ключе.

    Вопросы могут быть записаны на оборотной стороне карты, на отдельных листах или заданы в устной форме.

    Когда отгадано слово на ключе – страна Джоулия открыта. «Туристы» готовы к дальнейшим исследованиям.  

Прежде всего, нам следует изучить маршрут посещения и изучения городов, природных явлений этой страны.

3. На карте обозначены города и написаны их названия. Ответив на вопросы или решив задачу, узнаем историю жизни того или иного города.

Начало маршрута город Снежинка (или Хрустальный). Определить, как  и на сколько изменится внутренняя энергия  льда, когда наступит весна, и  лед начнет таять в городе Снежинка, если масса льда, окутавшего его дома, равна 1000 кг? Температура сейчас в городе равна  tº1 = - 10ºС.

      Учащиеся должны решить эту задачу и дать ответ учителю. Можно каждому отряду дать разные температуры и массы. Можно процесс вести в обратном направлении, то есть от конденсации пара.

Q = m· с· (t2  −  t1),  с = 2100 Дж/(кг·ºС)

  Q = 1000кг·2100Дж/(кг·ºС) · (0 – (-10))ºС = 21000000Дж =  

   =2,1·10  Дж =21 МДж  

4. Следующий город – Кристаллоград.

Стало теплее. В городе наступает весна. Всюду тает снег, который стал липкий, мягкий - так и просится в рот маленькой девочке Лиде в рот. Лида съела две горсти снега, а Лиза – в пять раз больше. Девочки, конечно, заболели ангиной и не ходят в школу. Они решают задачу:

какую энергию потратила каждая из них на таяние снега и нагревание полученной из этого снега воды до нормальной температуры тела, если горсть снега 10 г, а снег имел температуру перед таянием примерно 0ºС?  Помогите девочкам решить эту задачу.

Дано: снег;

m1 = 2·10 г = 20 г = 0,02 кг;            m2 = 10·10 г = 100г = 0,1 кг

t1  = 0ºС

t2  = 36,7ºС

λ = 3,4 ·10   Дж/кг

С  =  4200 Дж/(кг·ºС)

Q = ?                      Решение.

Количество теплоты или энергии, потраченной девочками, найдем, сложив количество теплоты на таяние снега и на нагревание полученной воды:  

Q =Qтаян   + Qнагрев,          где   Qтаян  =  m · λ,   Qнагрев =  m· с· (t2  -  t1)                                                              

Получаем:

  Q = 0,02 кг·3,4·10   Дж/кг + 0,02 кг · 4200 Дж/(кг·ºС)·(36,7ºС − 0ºС) =

= 9882,8 Дж.  Столько энергии потратила Лида и заболела.

  Q = 0,1 кг·3,4·10   Дж/кг + 0,1 кг· 4200 Дж/(кг·ºС)·(36,7ºС − 0ºС) =

= 49414 Дж.   Столько энергии потратила Лиза и тоже заболела.  

Девочки выздоровели и пошли в школу. Больше они снег не ели, поняли, что лучше ходить в школу, чем дома сидеть и лечиться, когда на улице такая прекрасная весенняя погода.

4. На нашем пути городок, название которого надо определить

Для этого нам потребуется найти ответы на несколько вопросов.

1. Сохранится ли с течением времени равновесие чашек чувствительных весов, если на одну чашку весов поставить тарелку с горячей водой, а на другую уравновешивающие ее гири?  (Нет. Вследствие испарения масса воды в тарелке уменьшается, и чашка с гирями опустится).

2. Раньше, когда еще не было современных холодильников, поступали так: чтобы молоко не скисло в жаркий день, сосуд с молоком  помещали в воду и накрывали салфеткой, края которой опущены в воду. Объясните, почему молоко долго не скисало? (Салфетка со временем за счет диффузии и поднятия воды по капиллярам ткани, промокает. А постоянное испарение воды с салфетки вызывает охлаждение молока, забирая тепло).

Почему в сухом воздухе человек выдерживает температуру, превышающую порой даже 100ºС, а во влажном – даже в половину этой температуры тяжело? (В сухом воздухе пот испаряется и охлаждает организм человека. А во влажном воздухе имеющиеся пары воды в нем препятствуют испарению из кожи человека, поэтому ему жарче).

4. Почему во время сильных морозов трещат деревья? (Замерзающая в капиллярах дерева вода превращается в лед, увеличивая объем, и разрывает волокна дерева).

5. Почему вспотевшему человеку вредно выходить на холодный и сухой воздух? (Быстрое испарение пота в сухом воздухе сильно переохлаждает организм человека и может вызвать простуду).

6. Почему чайник «шумит» перед закипанием воды в нем?  (Образующиеся у дна сосуда пузырьки пара поднимаются вверх и попадают в холодные слои воды. Здесь пар конденсируется, пузырек «захлопывается».  Исчезновение огромного числа пузырьков пара создает шум).

Название города соответствует  физическим явлениям, которые рассматривались в этих вопросах. Да, это – тепловые явления. Значит, городок носит название Теплоград.

5. Чтобы не сбиться с пути, надо хорошо знать дорожные знаки. Преподаватель показывает «дорожные» знаки, то есть написанные обозначения физических величин, единиц измерения, формулы. Учащиеся  быстро поясняют их. Несколько учащихся (по одному с каждого отряда) составляют формулы тепловых явлений по отдельным листочкам, где написаны обозначения величин.

На листках крупно написано: m, q, с, Q, t, λ, ρ, L;

Дж/кг,  Дж,  Дж/кг·ºС,  кг/м³, кг,  ºС;

Вопросы можно разнообразить тем, что предлагается подобрать к единицам измерения соответствующую физическую величину, или наоборот.

6. На пути встретились не обозначенные на карте препятствия.

Их надо преодолеть. Для этого на карте, то есть графике  изменения агрегатных состояний вещества надо написать соответствующие формулы вычисления количества теплоты. Проверяют правильность:   с каждого отряда по одному ученику выходят к доске, записывают формулы и объясняют. 

7. Отряды достигли столицы страны Джоулия. В этом городе «происходят» такие тепловые процессы, как:

1. Кипение.

2. Парообразование.

3. Конденсация.

Как называется столица страны?  Возможные варианты ответов учащихся: Пароград, Кипящий, …  Скорее подходит Пароград.

Отвечая на вопросы, выясняем, что такое кипение, парообразование, конденсация. (Если уже мало остается времени, то на этом заканчиваем и подводим итог урока).

8. Мы побывали с вами в удивительной стране Джоулия. Повторили, закрепили наши знания, узнали много нового, что  пригодится в жизни. Подведем итог нашего путешествия.

Преподаватель выставляет оценки. При этом отмечаются активные ученики, оригинальные, быстрые ответы.

Урок закончен.

 Вопросы, которые можно предложить учащимся, при наличии времени (если, допустим, у Вас есть возможность провести такое  занятие-повторение  два совмещенных урока).

Что называется испарением? При какой температуре происходит испарение?

От каких причин зависит испарение?

Почему на станкостроительном заводе чувствуется специфический запах?   (Запах испарения металла).

По какой причине образуется смог?  (Смог – это смесь дыма, тумана и пыли, возникающий в результате выброса в атмосферу промышленных отходов городов и природных катастроф (извержение вулкана, лесные пожары).

Какой вывод можно сделать о нарушении соблюдения экологических принципов жизнедеятельности человека, увидев смог над городом?  (В городе размещены предприятия тяжелой индустрии, химические заводы, плавильные печи или иные заводы и фабрики, извергающие в атмосферу дым, окислы азота и других тяжелых металлов, углеводородов, свинца и т. д. Эти предприятия не имеют или установили недостаточного качества очистительные сооружения. Можно показать отрывок из видеофильма «Туман» производства «Дискавери»).

Что такое кипение? При какой температуре происходит кипение?

Что такое конденсация?

Что сильнее обжигает: пар при 100ºС или кипяток при 100ºС?  (Пар, который, обжигая тело, сначала конденсируется в воду той же температуры, затем остывает, отдавая свое тепло. А кипяток при 100ºС только остывает, отдавая тепло. Обращаем внимание учащихся, что количество теплоты или энергии, полученной телом при конденсации пара, гораздо больше, чем при остывании воды, полученной из пара. Значит, больше энергии  теплового воздействия на тело человека при обжигании паром).

Быстрее закипит открытый или закрытый чайник? Почему? (Быстрее закипит закрытый чайник. При открытом чайнике часть пара испаряется, унося тепло, то есть энергию. Потребуется энергия и для испарения и для дополнительного нагревания, чтобы восполнить ушедшую с парами энергию).

В городе имеется  ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) с паровой турбиной для получения дополнительной электрической энергии  в экстренных случаях. Как работает паровая турбина? Сколько теплоты выделится при парообразовании 10 кг воды для такой турбины, если начальная температура воды 20ºС?

    Дано. m = 10кг;  с =4200 Дж/(кг·ºС); L =2,3º·10  Дж/кг; t1   = 0ºС;   t2 = 100ºС    

   Q =  ?

Решение. Q = m ·L  + m·c·(t2   - t1); Q = 10кг·2,3·10  Дж/кг = 23·10  Дж

Q =10кг·4200 Дж/(кг·ºС)·100ºС =4,2·10  Дж;   Q =27,2·10  Дж  

Загадка. Зимой греет, весной тлеет, летом умирает, осенью летает.   Что это?  (Снег).

Зачем обжигают глиняную посуду?  (При обжиге глиняной посуды исчезают капилляры).

Применяется ли воздух как строительный материал?

(Да. Это пенопласт, пенобетон, пористый кирпич, иглу из снега).

Почему температура воды в открытом сосуде всегда бывает ниже, чем  в воздухе?   (За счет испарения воды температура воды понижается).

Кто является изобретателем первого паровоза в России? Что Вы знаете об этом?   (Про создателей первого паровоза предлагается учащимся написать доклады еще на предыдущих уроках. Учащиеся могут найти богатый материал в библиотеках нашего города).

16. В банях одна из металлических труб, по которым подается вода, всегда покрыта капельками воды, тогда как поверхность другой остается сухой. Почему?   (Влажной будет труба с холодной водой:

пары воды, находящиеся обильно в воздухе, оседая на такой трубе, охлаждаются и конденсируются. Вторая труба – сухая – с горячей водой).

Демонстрация опытов, предлагаемых  на  этом уроке.

Ополоснуть стакан горячей водой, затем поставить вверх дном в блюдце с водой. Учащиеся объясняют, почему вода из блюдца соберется под стакан.

Носовой платок смочить  водой, затем спиртом и поджечь, предварительно положив на металлический поднос. Через некоторое время пламя тухнет, а платок остается целым. Учащиеся объясняют, почему?  

На подъемный столик налейте немного воды и поставьте алюминиевую кастрюлю, наполненную снегом. В снег подсыпьте соли и перемешивайте до тех пор, пока кастрюля не примерзнет к столику. Поднимите кастрюлю. При этом вместе с ней поднимется и столик.  (Соль вызывает усиленное таяние снега, поглощая теплоту из окружающей среды, из кастрюли. Вода замерзнет, кастрюля примерзнет к столику).

Колба с пробкой, через которую пропущена стеклянная трубочка, с небольшим количеством воды. Переверните и опустите  трубку в стакан с подкрашенной водой. Если на дно колбы капнуть несколько капель воды или положить мокрый листок (тряпочку), вода в трубке поднимется.  (При испарении воды из мокрого листа поглощается тепло от колбы и воздуха внутри колбы. Давление в колбе падает, Вода под действием атмосферного давления поднимается).

Литература

Сто игр по физике. И.Я. Ланина.  «Просвещение», М, 1995г.      Книга для учителя.

Учебник физики, 8 класс. А. П. Перышкин, Н. А. Родина. М, «Просвещение», разные годы издания.

Сборник задач и вопросов по физике, 6-7 классы  (7-9 классы).   В. И. Лукашик. М, разные годы издания.

Качественные задачи по физике, 6-7 классы. М. Е. Тульчинский. М, «Просвещение», 1974 год.

Занимательные опыты по физике. Л. А. Горев М, «Просвещение», 1985 год.

Путешествие в страну Джоулия.    Класс 8 ___

Фамилия имя учащегося:__________________________________________

Карта путешественника (график):