Конспект урока по физике на тему "Энергия топлива. Решение задач"

Урок  по физике 8 кл. тема урока: «Энергия топлива. Решение задач»

Цели урока: учащиеся решают задачи на расчет количества теплоты и энергии топлива; применяют полученные знания для решения практических задач.

Задачи:

1. Формируемые УУД:

Познавательные: научиться решать задачи на расчет количества теплоты и энергии топлива; применять полученные знания для решения практических задач.

 Регулятивные УУД: формировать целеполагание и прогнозирование; самостоятельно выделять познавательную цель, устанавливать причинно-следственные связи; воспринимать, анализировать, перерабатывать полученную информацию; понимать различие между теоретическими моделями и реальными объектами.

Личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, формирование познавательного интереса, развитие логического мышления.

Коммуникативные: с достаточной полнотой и и точностью выражать свои мысли в соответствие с задачами и условиями коммуникации; строить продуктивное взаимодействие со сверстниками; контролировать, корректировать и оценивать действия партнера;совершенствовать навыки работы в группе; расширять опыт совместной деятельности.

 Обучающая: закрепить  знания по   темам « Расчет количества теплоты. Энергия топлива»; формировать умения учащихся применять полученные знания при решении задач различного типа (количественные, расчетные), закрепить навык выполнения целенаправленных алгебраических преобразований и приближѐнных вычислений;

   Развивающая: продолжить развитие познавательной активности, творческих и коммуникативных способностей, логического мышления, памяти, устной и письменной речи, интеллектуальных и организационных умений по планированию, интереса к изучаемому   предмету, умения применять полученные знания на практике; самоконтролю  и оценки результатов своей деятельности; развитие компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности;

 Воспитательная:  продолжить воспитание у учащихся дисциплинированности, ответственности, аккуратности, внимательности, уважительного отношения к выполнению правил безопасности, бережное отношение к природе, доброжелательного отношения к одноклассникам; продолжить укрепление убеждѐнности учащихся в ценности приобретѐнных научных знаний для решения конкретных практических задач; прививать  культуру чтения.

Тип урока: решение задач.

Формы работы учащихся:  фронтальная, индивидуальная.

Техническое оснащение: ПК,  мультимедийный  проектор, интерактивная доска, калькуляторы, маркер для доски.

Ход урока.

1. Организационный момент (приветствие учителя и учащихся, проверка готовности к уроку, определение отсутствующих).

2. Тестирование (проверка знаний учащихся 3 мин).

Тест на тему « Расчет количества теплоты и энергии топлива»

1.      Формула для вычисления количества теплоты, необходимой для нагревания тела:

а)  Q=ct(m₂-m₁);  б) Q=mt(c₂- c₁);     в)Q=cm(t₂-t₁).

Ответ _______________.

2.      1 кДж – это……

а) 10 Дж;    б) 1000Дж;    в) 100Дж.

Ответ _______________.

3.      1 л – это…….

а) 1м³;   б) 1 дм³;   в) 1 см³.

Ответ _______________.

4.      Формула для вычисления энергии, которая выделяется при сгорании топлива

а) Q=cm(t₂-t₁);  б) Q=qm;  в) Q=cm.

Ответ _______________.

5. Удельную теплоемкость определяют …..

      а) с помощью эксперимента;  б) с помощью таблицы;  в) в помощью наблюдений.

Ответ _______________.

6.Формула для вычисления массы тела.

а) m=ρ/v;   б) m=v/ρ    в)  m=v^.ρ

Ответ _______________.

 7.  1г = ? кг

  а) 0,001 кг;  б) 0,01 кг;  в) 1000 кг.

Ответ _____________

8.      1МДж = ? Дж

  а) 100 Дж;   б) 1000000 Дж;    в) 1000 Дж

Ответ _______________.

4. Решение задач.

4.1. Повторение алгоритма решения задач.

Что мы должны знать, начиная решать любую физическую задачу? (Алгоритм ее решения).

Повторение алгоритма решения (листочки лежат на столах учащихся)

Алгоритм решения задач.

1. Запишите условие, задачи:

                а) заданные физические величины и необходимые табличные величины;

                б)  сформулируйте вопрос задачи.

2. Выразите, если необходимо,  все величины  в единицах СИ.
3. Запишите формулу для расчёта количества теплоты.  Выразите из неё искомую величину.  Проанализируйте, все ли величины, входящие в формулу, известны. При необходимости, запишите формулы, по которым можно вычислить недостающие величины.
4. Получите  окончательную формулу для расчёта искомой величины.

7. 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.
8. Сделайте расчёт искомой величины.
9. Выразите ответ, используя кратные (или дольные) приставки (к, М, м, мк и т.п.)
10.  Запишите ответ, указав, какую именно величину вы определяли.
11.  Проверьте ответ «на глупость».

4.2. Решение задач разного уровня.

Первый уровень

1. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг природного газ?

Вопрос учителя: какая это задача: качественная или расчетная? Где мы можем найти ответ на вопрос задачи?

Решение. По таблице можно определить удельную теплоту сгорания природного газа. Она равна 4,4*10⁷ ДЖ/кг. Это означает, что при сгорании 1кг природного газа выделяется 4,4*10⁷ ДЖ энергии.

Второй уровень

1.Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 200 кг каменного угля, если удельная теплота сгорания этого топлива 30 МДж/кг?

Учитель: (по ходу вопросов учителя, учащиеся дают ответы, и записывают в тетрадь, строго соблюдая правила оформление задач) (Один из учащихся решает задачу у доски)

Какая это задача: качественная или расчетная?

Какой процесс происходит в задаче?

Что нам надо найти в задаче?

Во сколько действий будет решаться задача?

Что нам дано в задаче?

Какой буквой обозначается масса?

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания топлива?

Все ли единицы записаны в системе СИ?

Почему? (Мега)

Приставка М обозначает 10 в какой степени?

Оформляют в задаче столбик «СИ»

Запишите формулу для расчета необходимой величины в задаче.

Все ли данные у вас имеются для нахождения необходимой величины?

Сделайте подстановку и расчеты.

Проверьте соразмерность. Получили ли вы правильные единицы измерения для найденной величины?

Запишите ответ.

Проверьте задачу на правильность получения ответа («на глупость»).

Где можно применить эту задачу в жизни? (при расчете массы угля для отопления жилых помещений).

Дано	СИ:	Решение:
m = 200 кг		Q= qm – количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива
q = 30 МДж / кг	3 *107 Дж/кг	Q = 200 * 3*107 = 6*109  Дж
Найти:		кг* = Дж
Q - ?
Ответ: 6*109 Дж

Третий  уровень.

1.Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м³? Плотность березовых дров 700 кг/м³ , удельная теплота сгорания дров 13 МДж/кг.

Какая это задача: качественная или расчетная?

Что нам надо найти в задаче?

Какой процесс происходит в задаче?

Во сколько действий будет решаться задача?

Что нам дано в задаче? (объем дров, плотность березовых дров, удельная теплота сгорания этих дров)

Какой буквой обозначается объем?

Какой буквой обозначается плотность?

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания топлива?

Все ли единицы записаны в системе СИ?

Почему? (Мега)

Приставка М обозначает 10 в какой степени?

Оформляют в задаче столбик «СИ»

Запишите формулу для расчета необходимой величины в задаче.

Все ли данные у вас имеются для нахождения необходимой величины? (нет, мы не знаем массу березовых дров)

А мы можем ее найти? Если да, то по какой формуле (выход на формулу m = V*ρ)

Сделайте подстановку и расчеты массы дров.

Проверьте на соразмерность.

Сделайте подстановку и расчеты количества теплоты при сгорании дров.

Проверьте на соразмерность. Получили ли вы правильные единицы измерения для найденной величины?

Запишите ответ.

Проверьте задачу на правильность получения ответа («на глупость»).

Где можно применить эту задачу в жизни? (при выборе вида топлива для отопления жилых помещений)

Дано	Решение:
V = 5 м3	Q= qm - количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива
Ρ = 700 кг/м3	m = V*ρ – масса топлива
q = 13 МДж / кг	m = 5 * 700 = 3500 кг
Найти:	m = м3 * кг/м3 = кг
Q - ?	Q = 3500 * 13*106 = 455*108  Дж
	кг* = Дж
Ответ: 455*108  Дж

Четвертый уровень.

1.Сколько килограммов сухих дров нужно сжечь, чтобы нагреть 10 кг воды от 30⁰С до кипения. Потерями энергии пренебречь. Ответ представьте целым числом граммов.

Какая это задача: качественная или расчетная?

Какие процессы происходят в задаче? (процесс выделения энергии при сжигании дров и процесс нагревания воды за счет выделившейся энергии).

Что нам надо найти в задаче?

Во сколько действий будет решаться задача?

Что нам дано в задаче явно? (масса воды, начальная температура воды)

Что нам дано в задаче не явно? (удельная теплота сгорания сухих дров, температура кипения воды, удельная теплоемкость воды) (учитель сам называет температуру кипения воды)

Какой буквой обозначается масса?

Какой буквой обозначается температура начальная?

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания топлива?

Где возьмем недостающие данные: удельная теплота сгорания сухих дров? (в таблице)

Температура кипения воды, - это какая температура? (конечная, как обозначается)

Все ли единицы записаны в системе СИ?

Запишите формулу для расчета необходимой величины в задаче.

Что мы не знаем? (количество теплоты, выделившиеся при сжигании сухих дров)

А мы можем ее найти? (через количество теплоты, которое необходимо для ее нагревания от 30 до 100 ⁰ С, так как в идеальных условиях все количество теплоты, выделившееся при сжигании дров уйдет на нагревание воды)

Запишите формулу для расчета количество теплоты, которое необходимо для ее нагревания от 30 до 100 ⁰ С.

По условию задачи Q _т = Q _в.

Найдите массу топлива из полученной формулы.

Сделайте подстановку и расчеты массы дров.

Проверьте на соразмерность.

Сделайте подстановку и расчеты количества теплоты при сгорании дров.

Проверьте на соразмерность. Получили ли вы правильные единицы измерения для найденной величины?

Запишите ответ.

Проверьте задачу на правильность получения ответа («на глупость»).

Где можно применить эту задачу в жизни? (когда нагреваем воду на природном газе, но мы должны понимать, что часть тепла уходит на нагревание окружающей среды)

Дано	Решение:
m в= 10 кг	Q= qm - количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива m т =
с = 4200 Дж /кг * 0 С	Q= cm в * (t - t 0 ) - количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 30 0 С до 100 0 С
t 0 = 30  0 С	Количество теплоты, выделившееся при сжигании топлива уйдет на нагревание воды (в идеальных условиях), то есть Q т = Q в
t = 100 0 С	qm т = cm в * (t - t 0 )
q = 1,0 * 107 Дж/кг	m т = cm в * (t - t 0 ) /q
Найти:	m т = 4200 * 10 * (100 – 30) / 1,0 * 107 = 0,294 кг = 294 г
m т - ?	Дж /кг * 0 С * кг* 0 С / Дж/кг = кг
Ответ: 294 г

2.На какую высоту можно поднять легковой автомобиль массой 1 т, совершив работу, численно равную энергии, которая выделяется при сгорании 3 л бензина? Плотность бензина равна 700 кг/м³ .

Какая это задача: качественная или расчетная?

Какие процессы происходят в задаче? (процесс совершения механической работы и процесс сгорания бензина и выделение энергии).

Что нам надо найти в задаче?

Во сколько действий будет решаться задача?

Что нам дано в задаче явно? (масса автомобиля, плотность бензина, объем бензина)

Что нам дано в задаче не явно? (удельная теплота сгорания бензина, масса бензина)

Какой буквой обозначается масса?

Какой буквой обозначается работа?

Какой буквой обозначается объем?

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания топлива?

Где возьмем недостающие данные: удельная теплота сгорания бензина, масса бензина? (в таблице, рассчитаем по формуле)

Равна ли энергия, выделившаяся при сгорании бензина работе по поднятию автомобиля на высоту?

Идеальны ли эти условия?

Может ли быть такое в жизни?

Все ли единицы записаны в системе СИ?

Переводим единицы измерения  в систему СИ (массу автомобиля, литры в м³)

Запишите формулу для расчета необходимой величины в задаче.

Запишите условия, при которых выполняется задача (А = Q)

Запишите формулу для расчета количества теплоты, выделившегося при сгорании бензина.

Запишите формулу, по которой можно вычислить массу бензина.

Найдите массу бензина, знаю удельную теплоту сгорания бензина и плотность бензина.

Найдите массу топлива из полученной формулы.

Рассчитайте количество теплоты, выделившегося при сгорании бензина.

Учитывая условия, найдите высоту, на которую можно поднять автомобиль.

Проверьте на соразмерность. Получили ли вы правильные единицы измерения для найденной величины?

Запишите ответ.

Проверьте задачу на правильность получения ответа («на глупость»).

Где можно применить эту задачу в жизни? (при решении практической задачи: поднять на высоту определенный груз)

Дано	СИ	Решение:
m а= 1 т	1000 кг	A = mqh- работа, необходимая для поднятия автомобиля на высоту h =
А = Q		По условию А = Q
V = 3 л	3 дм3 = 0,003 м3	Q= qm - количество теплоты, выделившееся при сгорании бензина
Ρ = 700 кг/м3		m = V*ρ – масса бензина
q = 4,6 * 107 Дж/кг		m т = 0,003 * 700 = 2,1 кг м3 * кг/м3 = кг
q = 10 Н/кг
Найти:		Q = 4,6 *107  *2,1 = 9,66 * 10 7 Дж/кг * кг = Дж
h  - ?		Дж /кг * 0 С * кг* 0 С / Дж/кг = кг
		Так как А = Q , то h = h = 9,66 * 10 7 /1 * 103 * 10 = 9660 Дж / кг * Н/кг = Дж/Н = Н * м /Н = м
Ответ: 9660 м.

5. Подведение итогов урока. Выставление оценок за урок. Рефлексия.

6. Домашнее задание.

1.      Используя данные таблицы «Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива» постройте столбчатую диаграмму для удельной теплоты сгорания дров, спирта, нефти, водорода, выбрав масштаб следующим образом: ширина прямоугольника – 1 клетка, высота 5 мм соответствует 10⁷ Дж.

2.      Задачник Лукашик В.И. : Уровень 1: № 799, 802, Уровень 2: № 806,807 , Уровень 3: №804, 811(г)