Инфоурок Физика Другие методич. материалыРазработка многоуровневой системы задач по физике

Разработка многоуровневой системы задач по физике

Скачать материал

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА С. БОБРОВКА

МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА КИНЕЛЬСКИЙ

САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

 

 «Проектирование системы многоуровневых задач для подготовки старшеклассников к ЕГЭ по физике»

 

Разработка  многоуровневой системы задач по теме: 

 «Тепловые явления»

 

 

Введение

«У каждого ребенка мысль развивается своеобразными путями, каждый умен и талантлив по-своему. Нет ни одного ребенка неспособного, бездарного. Важно, чтобы этот ум, эта талантливость стали основой успехов в учении, чтобы ни один не учился ниже своих возможностей»

 В.А. Сухомлинский.

Особая роль в обучении физике принадлежит задачам. Охватывая весь спектр сложности, от простейших до очень трудных, они должны отвечать запросам повседневной практики, ориентироваться на освоение приемов мышления (анализа, синтеза, и т.п.). А также должны включать в себя научно-исследовательскую, конструкторско-технологическую, практическую, художественную и нравственную направленность.

Решение задач является неотъемлемой составной частью учебного процесса  и формирует трудолюбие, любознательность ума, самостоятельность в суждениях, воспитывает   интерес к учебе, а также является способом проверки и систематизации знаний, дает возможность расширять и углублять знания, способствует формированию мировоззрения,  знакомит  с  достижениями  науки, техники.

            Важнейшей характеристикой любой учебной задачи является уровень ее сложности, учитывая это, технология разработки многоуровневой системы задач позволяет учащимся работать в полную силу и испытывать удовлетворение от своей работы. Многоуровневая система задач   помогает ученикам успешно освоить программу как на базовом, так и на углубленном уровнях, эффективно подготовиться к ГИА в форме ЕГЭ.

Многоуровневая система задач

Многоуровневая система задач для каждой темы курса формируется с помощью ее матричного представления, путем выделения ранжированного перечня базовых элементов содержания образования и соответствующих им базовых задач, – с одной стороны, и уровней  обученности, отражающих умения решать знакомые, модифицированные и незнакомые задачи, – с другой. 

Предлагаемая матрица составлена с целью систематизировать и упростить подготовку учащихся к сдаче ОГЭ или ЕГЭ по темам, разделам физики, а также её можно использовать для формирования навыков решения комбинированных задач. Такая матрица системы   содержит 4 строки, соответствующие четырём уровням сложности учебных задач,   и N столбцов, отражающих количество   тем, уравнений или других элементов  рассматриваемого раздела или  комбинированной задачи. Подобное табличное (матричное) представление системы задач   помогает осуществить полноценное наполнение на каждом уровне ее     компонентов и тем самым реализовать критерии предметной и деятельностной полноты (имея в виду познавательные УУД) формируемой системы учебных задач. При этом если базовые задачи выполняют в системе роль своеобразных интеграторов предметно-содержательной компоненты, то при проектировании и реализации процесса обучения аналогичную роль должны играть универсальные учебные действия (общие методы и приемы деятельности) в выделенных ситуациях.

Учебная деятельность при решении задач, входящих в первую строку матрицы – 1 уровень - носит репродуктивный характер (используются такие общеучебные действия, как классификация, подведение под понятие, выведение следствий, действия,  построение логической цепи рассуждений, и т.д.). 

 При решении задач второй строки – 2 уровень – учащимся необходимо применить формулу, закон или правило. (Простые задачи на 1 действие).

При решении задач третьей строки – 3 уровень – учащимся необходимо применить 2-3 формулы, это задачи на 2-3 действия. (Здесь проявляются такие общеучебные действия, как выделение и формулирование познавательной цели, поиск и выделение необходимой информации, знаково-символические действия, включая математическое моделирование, структурирование знания).  Наконец, при решении задач четвёртой строки учебная деятельность носит углубленный  характер. Ученик должен уметь ориентироваться в новых ситуациях и вырабатывать принципиально новые программы действий (выдвигать гипотезу, проверять: обосновывать или опровергать, выдвигать новую и т.д., осуществлять исследовательскую деятельность). Решение таких задач   требует от учащегося обладания обширным фондом отработанных и быстро развертываемых алгоритмов; умения оперативно перекодировать информацию из знаково-символической формы в графическую и, наоборот, из графической в знаково-символическую; системного видения курса. Вместе с тем, оно не просто предполагает использование старых алгоритмов в новых условиях и возрастание технической сложности, а отличается неочевидностью применения и комбинирования изученных алгоритмов. Наполнение матрицы должно быть таким, что задания четвёртого уровня содержат внутри себя составные звенья заданий из 1-3 уровней. Таким образом, учащийся, выполнив все предложенные в матрице задания, и пройдя весь путь от простого   к  сложному,  получает умения и навыки работы с комбинированными задачами.  

Решение многоуровневых задач позволяет:

1) учесть индивидуальные способности учащихся (каждый учащийся выполняет столько требований, сколько может осилить);

2) больше времени отводить на анализ задачных ситуаций (нет необходимости решать большее количество задач);

3) решить проблему с подбором задач при обучении учащихся на разных уровнях (базовом, профильном, углубленном);

4) более четко организовать самостоятельную  (выполнение отдельных требований предоставить самим учащимся, предложить по рассматриваемой заданной ситуации составить новые требования).

 

 

 

 

 

 

 

            Тема:  «Тепловые явления»

 

Условие задачи

Решение

1. Понятийный уровень

1

 Маль­чик под­нес снизу руку к «по­дош­ве» на­гре­то­го утюга, не ка­са­ясь ее, и ощу­тил иду­щий от утюга жар. Каким спо­со­бом, в ос­нов­ном, про­ис­хо­дит про­цесс пе­ре­да­чи теп­ло­ты от утюга к руке?

1) путем теп­ло­про­вод­но­сти

2) путем кон­век­ции

3) путем из­лу­че­ния

4) путем теп­ло­про­вод­но­сти и кон­век­ции

В дан­ном слу­чае, про­цесс пе­ре­да­чи тепла про­ис­хо­дит, в ос­нов­ном, при по­мо­щи из­лу­че­ния.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

 

2

 Удель­ная теплоёмкость стали равна  500 Дж/кг·°С. Что это озна­ча­ет?

1) для на­гре­ва­ния 1 кг стали на 1 °С не­об­хо­ди­мо за­тра­тить энер­гию 500 Дж

2) для на­гре­ва­ния 500 кг стали на 1 °С не­об­хо­ди­мо за­тра­тить энер­гию 1 Дж

3) для на­гре­ва­ния 1 кг стали на 500 °С не­об­хо­ди­мо за­тра­тить энер­гию 1 Дж

4) для на­гре­ва­ния 500 кг стали на 1 °С не­об­хо­ди­мо за­тра­тить энер­гию 500 Дж

Удель­ная теп­ло­ем­кость ха­рак­те­ри­зу­ет ко­ли­че­ство энер­гии, ко­то­рое не­об­хо­ди­мо со­об­щить од­но­му ки­ло­грам­му ве­ще­ства для того, из ко­то­ро­го со­сто­ит тело, для того, чтобы на­греть его на один гра­дус Цель­сия. Таким об­ра­зом, для на­гре­ва­ния 1 кг стали на 1 °С не­об­хо­ди­мо за­тра­тить энер­гию 500 Дж.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры ве­ще­ства t от по­лу­чен­но­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты Q в про­цес­се на­гре­ва­ния. Пер­во­на­чаль­но ве­ще­ство на­хо­ди­лось в твёрдом со­сто­я­нии.

Ка­ко­му аг­ре­гат­но­му со­сто­я­нию со­от­вет­ству­ет точка А на гра­фи­ке?

http://phys.sdamgia.ru/get_file?id=1188

1) твёрдому со­сто­я­нию

2) жид­ко­му со­сто­я­нию

3) га­зо­об­раз­но­му со­сто­я­нию

4) ча­стич­но твёрдому, ча­стич­но жид­ко­му со­сто­я­нию

 

По­сколь­ку пер­во­на­чаль­но ве­ще­ство на­хо­ди­лось в твёрдом со­сто­я­нии и точка А на­хо­дить­ся в на­ча­ле го­ри­зон­таль­но­го участ­ка, со­от­вет­ству­ю­ще­го плав­ле­нию ве­ще­ства, точка А со­от­вет­ству­ет твёрдому со­сто­я­нию ве­ще­ства.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Че­ты­ре ложки из­го­тов­ле­ны из раз­ных ма­те­ри­а­лов: алю­ми­ния, де­ре­ва, пласт­мас­сы и стек­ла. Наи­боль­шей теп­ло­про­вод­но­стью об­ла­да­ет ложка, из­го­тов­лен­ная из

1) алю­ми­ния

2) де­ре­ва

3) пласт­мас­сы

4) стек­ла

 

Наи­боль­шей теп­ло­про­вод­но­стью об­ла­да­ет ложка из алю­ми­ния, по­сколь­ку алю­ми­ний — ме­талл. Вы­со­кая теп­ло­про­вод­но­сть ме­тал­лов обу­слов­ле­на на­ли­чи­ем сво­бод­ных элек­тро­нов.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

5

КПД теп­ло­вой ма­ши­ны равен 30%. Это озна­ча­ет, что при вы­де­ле­нии энер­гии Q при сго­ра­нии топ­ли­ва, на со­вер­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты за­тра­чи­ва­ет­ся энер­гия, рав­ная

1) 1,3Q

2) 0,7Q

3) 0,4Q

4) 0,3Q

 

 

Ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия опре­де­ля­ет­ся как от­но­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты к со­вершённой ра­бо­те, дру­ги­ми сло­ва­ми, какой про­цент со­вер­ша­е­мой ра­бо­ты идёт на осу­ществ­ле­ние тех дей­ствий, ко­то­рые мы счи­та­ем по­лез­ной ра­бо­той. По­сколь­ку КПД теп­ло­вой ма­ши­ны равен 30%, на со­вер­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты пойдёт 30% тепла.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

6

Для опре­де­ле­ния удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния топ­ли­ва не­об­хо­ди­мо знать

1) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, его объём и на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру

2) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его массу

3) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его плот­ность

4) удель­ную теплоёмкость ве­ще­ства, его массу, на­чаль­ную и ко­неч­ную тем­пе­ра­ту­ры

 

 

 

Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния топ­ли­ва — это ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при сго­ра­нии 1 кг топ­ли­ва. Сле­до­ва­тель­но, для опре­де­ле­ния удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния топ­ли­ва не­об­хо­ди­мо знать энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его массу.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

 

7

Ис­па­ре­ние и ки­пе­ние — два про­цес­са пе­ре­хо­да ве­ще­ства из од­но­го аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния в дру­гое. Общей ха­рак­те­ри­сти­кой этих про­цес­сов яв­ля­ет­ся то, что они

А. пред­став­ля­ют собой про­цесс пе­ре­хо­да ве­ще­ства из жид­ко­го со­сто­я­ния в га­зо­об­раз­ное.

Б. про­ис­хо­дят при опре­делённой тем­пе­ра­ту­ре.

Пра­виль­ным(-и) яв­ля­ет­ся(-ются) утвер­жде­ние(-я)

1) толь­ко А

2) толь­ко Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Ис­па­ре­ние — про­цесс пе­ре­хо­да ве­ще­ства из жид­ко­го со­сто­я­ние в га­зо­об­раз­ное. Ки­пе­ние — про­цесс ин­тен­сив­но­го па­ро­об­ра­зо­ва­ния, про­ис­хо­дя­щий как со сво­бод­ной по­верх­но­сти жид­ко­сти, так и внут­ри неё. Ис­па­ре­ни про­ис­хо­дит при любой тем­пе­ра­ту­ре, а ки­пе­ние — толь­ко при тем­пе­ра­ту­ре ки­пе­ния.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 1.

 

2. Базовый уровень

 

1

 

На ри­сун­ке изоб­ражён гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры t двух ки­ло­грам­мов не­ко­то­рой жид­ко­сти от со­об­ща­е­мо­го ей ко­ли­че­ства теп­ло­ты Q.

http://phys.sdamgia.ru/get_file?id=1492

Чему равна удель­ная теплоёмкость этой жид­ко­сти?

1) 1600 Дж/(кг · °С)

2) 3200 Дж/(кг · °С)

3) 1562,5 Дж/(кг · °С)

4) 800 Дж/(кг · °С)

Удель­ная теплоёмкость — ве­ли­чи­на, ха­рак­те­ри­зу­ю­щая ко­ли­че­ство теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мое для того, чтобы на­греть тело мас­сой 1 кг на 1 гра­дус. Опре­де­лив из гра­фи­ка за­тра­чен­ное на на­грев ко­ли­че­ство теп­ло­ты в Джо­у­лях с 20 С° до 40 С°, на­хо­дим:

 

http://sdamgia.ru/formula/6a/6a738fd99ec9503f87e1847f6bc19c86.png

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

2

Дви­га­тель трак­то­ра со­вер­шил по­лез­ную ра­бо­ту 23 МДж, из­рас­хо­до­вав при этом 2 кг бен­зи­на. Най­ди­те КПД дви­га­те­ля трак­то­ра.

1) 10%

2) 25%

3) 50%

4) 100%

При сго­ра­нии 2 кг бен­зи­на вы­де­ля­ет­ся http://sdamgia.ru/formula/42/427560e05e0b59efad741f035fe924f2.png теп­ло­ты, где http://sdamgia.ru/formula/76/7694f4a66316e53c8cdd9d9954bd611d.png — удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния бен­зи­на. КПД рас­счи­ты­ва­ет­ся по формуле: http://sdamgia.ru/formula/d6/d66bc49bd826055fb8d35f6ff4835410.png

Ответ: 2.

3

Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты по­тре­бу­ет­ся, чтобы в алю­ми­ни­е­вом чай­ни­ке мас­сой 700 г вски­пя­тить 2 кг воды? Пер­во­на­чаль­но чай­ник с водой имели тем­пе­ра­ту­ру 20 °С.

 

При­ме­ча­ние.

Удель­ную теплоёмкость алю­ми­ния счи­тать рав­ной http://sdamgia.ru/formula/31/31dd00a1389ce4719813e92406f8e313.png

 

Для на­гре­ва­ния чай­ни­ка не­об­хо­ди­мо

 

http://sdamgia.ru/formula/51/5142ca1aa5b4bfa09133ae050e30eb7b.png

 

Для на­гре­ва­ния воды:

 

http://sdamgia.ru/formula/b3/b3bb1f018ed0655058aaf32c903587e5.png

 

Всего по­тре­бу­ет­ся

 

http://sdamgia.ru/formula/b9/b927a7d8f5c51ddba9ea19b5fb4a9094.png

4

3 л воды, взя­той при тем­пе­ра­ту­ре 20 °С, сме­ша­ли с водой при тем­пе­ра­ту­ре 100 °С. Тем­пе­ра­ту­ра смеси ока­за­лась рав­ной 40 °С. Чему равна масса го­ря­чей воды? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щей сре­дой пре­не­бречь.

 

1) 1 кг

2) 3 кг

3) 4 кг

4) 6 кг

 

При на­гре­ва­нии(охла­жде­нии) тела на тем­пе­ра­ту­ру http://sdamgia.ru/formula/5a/5a72f1304af0783657605aed0e38201a.png тело по­лу­ча­ет(отдаёт) ко­ли­че­ство теп­ло­ты http://sdamgia.ru/formula/a6/a6b85b17f1a3e5ee7c5cc71869b2952d.png Пусть c — теплоёмкость воды,http://sdamgia.ru/formula/c2/c2740c1df3d14c65119ca84ef3ee1fbd.png — со­от­вет­ствен­но массы го­ря­чей и хо­лод­ной воды, http://sdamgia.ru/formula/2b/2bab69a6fbbe4a72cbe1b11db5409652.png — со­от­вет­ствен­но на­чаль­ные тем­пе­ра­ту­ры го­ря­чей, хо­лод­ной воды и ко­неч­ная тем­пе­ра­ту­ра смеси, http://sdamgia.ru/formula/d2/d2606be4e0cd2c9a6179c8f2e3547a85.png — плот­ность воды. Го­ря­чая вода пе­ре­даёт тепло хо­лод­ной воде, за­пи­шем урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са:

 

http://sdamgia.ru/formula/ba/baa95839da210ff47f1512f9d99776e2.png

 

Под­став­ляя зна­че­ния по­лу­ча­ем:

 

http://sdamgia.ru/formula/84/84b00445ebcd393556d74533ef3171bc.png

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 1.

 

5

На диа­грам­ме для двух ве­ществ при­ве­де­ны зна­че­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мо­го для на­гре­ва­ния 1 кг ве­ще­ства на 10 °С и для плав­ле­ния 100 г ве­ще­ства, на­гре­то­го до тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния. Срав­ни­те удель­ную теп­ло­ту плав­ле­ния (λ1 и λ2) двух ве­ществ.

http://phys.sdamgia.ru/get_file?id=1304

 

1) http://sdamgia.ru/formula/26/263594469e56b235053474c267cf6f3d.png

2) http://sdamgia.ru/formula/6b/6b5987d60fa58edc22d416ee943d5226.png

3) http://sdamgia.ru/formula/c9/c9d19ff42ef28df7ba3f8c3cc42ac6f3.png

4) http://sdamgia.ru/formula/fe/fe157cadf92a7de38294c54b3ff868cd.png

 

Для пер­во­го ве­ще­ства за­тра­чен­ная на рас­плав энер­гия Q1 = 6 кДж, для вто­ро­го — Q2 = 9 кДж, от­ку­да сле­ду­ет чтоQ2 = 1,5Q1. Ис­поль­зо­ва­лись тела оди­на­ко­вой массы, по­это­му λ2 = 1,5λ1.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

6

В сосуд с водой по­ло­жи­ли кусок льда. Ка­ко­во от­но­ше­ние массы воды к массе льда, если весь лёд рас­та­ял и в со­су­де уста­но­ви­лась тем­пе­ра­ту­ра 0°С? Теп­ло­об­ме­ном с окру­жа­ю­щим воз­ду­хом пре­не­бречь. На­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру воды и льда опре­де­ли­те из гра­фи­ка за­ви­си­мо­сти t от вре­ме­ни τ для воды и льда в про­цес­се теп­ло­об­ме­на.

 http://phys.sdamgia.ru/get_file?id=7978

1) 2,38

2) 1,42

3) 0,42

4) 0,3

 

Лед рас­та­ет за счет того, что вода будет осты­вать и тем самым от­да­вать свое тепло. За­пи­шем это в фор­муль­ном виде:

http://sdamgia.ru/formula/bd/bd78447162dd91ad000d0c9c815b641a.png, где http://sdamgia.ru/formula/97/97a2724c53bcf534d8a22705c31ac378.png- теп­ло­ем­кость воды, http://sdamgia.ru/formula/aa/aa95ab074b3f68bbc91e19f9e8fabdf1.png - удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния льда, http://sdamgia.ru/formula/db/db8e061b5694b5c3277f1a13a749cdd7.png - масса воды и льда со­от­вет­ствен­но.

Таким об­ра­зом, http://sdamgia.ru/formula/ed/edb6f219766924c8fe94a854d1161636.png

 

Ответ: 1.

 

3.Повышенный уровень

 

1

 Най­ди­те массу бен­зи­на, из­рас­хо­до­ван­ную ав­то­мо­би­лем УАЗ за 3 ч. езды, если мощ­ность его дви­га­те­ля равна 57,5 кВт, а его КПД 30%? (Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния бен­зи­на 4,6·107Дж/кг).

 

1) 0,045 кг

2) 13,5 кг

3) 45 кг

4) 72 кг

 

 

 

 

 

 

КПД опре­де­ля­ет­ся как от­но­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты к эн­ре­гии, по­треб­ля­е­мой дви­га­те­лем http://sdamgia.ru/formula/97/979867fc9427fdb47f6fd2b651fdc9c3.png Мощ­ность дви­га­те­ля — это от­но­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты со­вер­ша­е­мой дви­га­те­лем ко вре­ме­ни http://sdamgia.ru/formula/cb/cb43497ff90dc466c73e03e150c66e48.png. Энер­гия, по­лу­чен­ная дви­га­те­лем при сжи­га­нии бен­зи­на мас­сой http://sdamgia.ru/formula/6f/6f8f57715090da2632453988d9a1501b.png  http://sdamgia.ru/formula/17/179ea8445257e4d698641ea31fdc9f6d.png, от­ку­да:

 

http://sdamgia.ru/formula/2a/2a337fedf5ee3d885ecb39862761f3ed.png

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 3.

 

2

http://phys.sdamgia.ru/get_file?id=5720

В тон­ко­стен­ный сосуд на­ли­ли воду, по­ста­ви­ли его на элек­три­че­скую плит­ку мощ­но­стью 800 Вт и на­ча­ли на­гре­вать. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти тем­пе­ра­ту­ры воды t от вре­ме­ни τ. Най­ди­те массу на­ли­той в сосуд воды. По­те­ря­ми теп­ло­ты и теплоёмко­стью со­су­да пре­не­бречь.

 

1) 0,03 кг

2) 0,5 кг

3) 2 кг

4) 10 кг

 

 

 

 

 

 

Мощ­ность, это от­но­ше­ние теп­ло­ты ко вре­ме­ни, за ко­то­рую эта теп­ло­та по­лу­че­на http://sdamgia.ru/formula/83/83cc710c43b9b1558aa4f23e74313615.png от­ку­да теп­ло­та, по­лу­чен­ная телом за время http://sdamgia.ru/formula/a6/a6f317b268ae825d94f832f970af607c.png http://sdamgia.ru/formula/69/69fbd38e37d087ed99eaa0d174f20e91.png Также теп­ло­та, по­лу­чен­ная телом при на­гре­ва­нии на тем­пе­ра­ту­ру http://sdamgia.ru/formula/3e/3ecdbbc9a64a9bfc57883ae306bf51cd.png рас­счи­ты­ва­ет­ся по фор­му­ле http://sdamgia.ru/formula/33/33b9d71106afe90ef60376538f36d215.png от­ку­да http://sdamgia.ru/formula/05/05766751b1ec66f95bd2cc6c235e8a25.png Ис­поль­зуя гра­фик, найдём массу на­ли­той в сосуд воды:

 

http://sdamgia.ru/formula/cf/cfd55b50a7f4cc9907b5fc8bc9dabe29.png

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Сколь­ко грам­мов спир­та нужно сжечь в спир­тов­ке, чтобы на­греть на ней воду мас­сой 580 г на 80 °С? КПД спир­тов­ки (с учётом по­терь теп­ло­ты) равен 20%. (Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния спир­та 2,9·107Дж/кг, удель­ная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)).

 

1) 2,2 г

2) 33,6 г

3) 580 г

4) 1,344 г

 

При на­гре­ва­нии тела на тем­пе­ра­ту­ру http://sdamgia.ru/formula/5a/5a72f1304af0783657605aed0e38201a.png тело по­лу­ча­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты http://sdamgia.ru/formula/a6/a6b85b17f1a3e5ee7c5cc71869b2952d.png При сго­ра­нии тела вы­де­ля­ет­ся энер­гия http://sdamgia.ru/formula/04/0425554350191ca1c70036d6fccbbee6.png Учи­ты­вая, что КПД спир­тов­ки равен 20%, по­лу­ча­ем:

 

http://sdamgia.ru/formula/f3/f387dabce50c06c630dde711e204292f.png

 

http://sdamgia.ru/formula/b2/b23098f1a5c9cce4a2e75fee7342f9ee.png

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

 

4

В ста­кан мас­сой 100 г, долго сто­яв­ший на столе в ком­на­те, на­ли­ли 200 г воды при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре +20 °С и опу­сти­ли в неё ки­пя­тиль­ник мощ­но­стью 300 Вт. Через 4 ми­ну­ты ра­бо­ты ки­пя­тиль­ни­ка вода в ста­ка­не за­ки­пе­ла. Пре­не­бре­гая по­те­ря­ми теп­ло­ты в окру­жа­ю­щую среду, най­ди­те удель­ную теплоёмкость ма­те­ри­а­ла ста­ка­на.

 

1) 15 000 Дж/(кг · °С)

2) 8150 Дж/(кг · °С)

3) 600 Дж/(кг · °С)

4) –8150 Дж/(кг · °С)

 

Мощ­ность ки­пя­тиль­ни­ка в дан­ном слу­чае опре­де­ля­ет­ся как http://sdamgia.ru/formula/21/219777548c4c544a0cd1a13160b8b28a.png. Из опре­де­ле­ния мощ­но­сти мы можем найти ко­ли­че­ство теп­ло­ты http://sdamgia.ru/formula/84/84f474d234bee8657e1f7e622da10f67.png , пе­ре­дан­ное ки­пя­тиль­ни­ком мощ­но­стью http://sdamgia.ru/formula/8d/8d9c307cb7f3c4a32822a51922d1ceaa.png за время http://sdamgia.ru/formula/e3/e358efa489f58062f10dd7316b65649e.png, т.е. http://sdamgia.ru/formula/33/33c95f9ce8c201501206f3580f7801b0.png

Из из­вест­ных нам па­ра­мет­ров, можно найти ко­ли­че­ство теп­ло­ты не­об­хо­ди­мое для на­гре­ва воды мас­сой http://sdamgia.ru/formula/0f/0f3757893c03e85ce07fb4224b223018.png и ста­ка­на мас­сой http://sdamgia.ru/formula/14/14e837d978b467fda5c9915b270fd86d.png от ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ры http://sdamgia.ru/formula/d8/d81584f09e174eec259979ae8f92eb09.png до тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния воды http://sdamgia.ru/formula/ca/ca434e12de60690f6ea0881b84d1e201.png.

Со­ста­вим урав­не­ния.

http://sdamgia.ru/formula/b4/b45df5e3bb367008fdab7f6419aa7636.png

 

http://sdamgia.ru/formula/cb/cb814cefed7c7d032c274a3b82b3f17a.png,

где http://sdamgia.ru/formula/aa/aa3f6900db6e41e7aab66e5442b784e8.png - ис­ко­мая теп­ло­ем­кость ма­те­ри­а­ла ста­ка­на.

 

Так как мы пре­не­бре­га­ем по­те­ря­ми тепла в окру­жа­ю­щую среду - вся теп­ло­та вы­ра­бо­тан­ная ки­пя­тиль­ни­ком пой­дет на на­грев воды и ста­ка­на, зна­чит, про­цесс можно опи­сать так:

 

http://sdamgia.ru/formula/70/7080ead8a1eb894ee8d4203444060b8d.png

или

http://sdamgia.ru/formula/33/330487ab090953a1b7cbe86cc6f661e1.png

 

Вы­ра­зим ис­ко­мую http://sdamgia.ru/formula/aa/aa3f6900db6e41e7aab66e5442b784e8.png:

http://sdamgia.ru/formula/d0/d08f5197c30568096b92f25f09c765c2.png

 

http://sdamgia.ru/formula/2c/2c0ee635ed37de9d570b4cf931111d6c.png

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

 

5

Два од­но­род­ных ку­би­ка при­ве­ли в теп­ло­вой кон­такт друг с дру­гом (см. ри­су­нок). Пер­вый кубик из­го­тов­лен из меди, длина его ребра 3 см, а на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра t1 = 2 °C. Вто­рой кубик из­го­тов­лен из алю­ми­ния, длина его ребра 4 см, а на­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра t2 = 74 °C. Пре­не­бре­гая теп­ло­об­ме­ном ку­би­ков с окру­жа­ю­щей сре­дой, най­ди­те тем­пе­ра­ту­ру ку­би­ков после уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия.

 

1) ≈ 12 °C

2) ≈ 47 °C

3) ≈ 60 °C

4) ≈ 71 °C

 

При­ме­ча­ние.

Плот­но­сти алю­ми­ния и меди соответственно: http://sdamgia.ru/formula/58/5803cb99dfaef7fd1c927c8b20d9fc7d.png

Удель­ные теплоёмко­сти алю­ми­ния и меди со­от­вет­ствен­но: http://sdamgia.ru/formula/79/79015073ee4aed01b2b63afd4543e537.png

 

При на­гре­ва­нии(охла­жде­нии) тела на тем­пе­ра­ту­ру http://sdamgia.ru/formula/5a/5a72f1304af0783657605aed0e38201a.png тело по­лу­ча­ет(отдаёт) ко­ли­че­ство теп­ло­ты http://sdamgia.ru/formula/a6/a6b85b17f1a3e5ee7c5cc71869b2952d.png Более го­ря­чее тело пе­ре­даёт тепло более хо­лод­но­му, за­пи­шем урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са: http://sdamgia.ru/formula/24/24bf652ce38334992c9fb84b3861ef54.pngРас­кро­ем скоб­ки:

 

http://sdamgia.ru/formula/9a/9adb82aa7d6e3e70b9f8ef82ad5649ad.png

 

Найдём массы ку­би­ков:

 

http://sdamgia.ru/formula/4a/4a4bc714a7f55ad53b41c2fadc3d1c15.png

http://sdamgia.ru/formula/06/06b325c220e43354196b045562801481.png

 

Под­ста­вим эти зна­че­ния в фор­му­лу для ко­неч­ной тем­пе­ра­ту­ры:

 

http://sdamgia.ru/formula/6b/6b9fb0bcf9e82a35ecc24ed56507d370.png

 

Ответ: 2.

 

Углубленный уровень

1

Два со­су­да объёмами 20 л и 30 л, со­единённые труб­кой с кра­ном, со­дер­жат влаж­ный воз­дух при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре. От­но­си­тель­ная влаж­ность в со­су­дах равна со­от­вет­ствен­но 30% и 40%. Если кран от­крыть, то какой

будет от­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха в со­су­дах после уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия, счи­тая тем­пе­ра­ту­ру по­сто­ян­ной?

 

1)       От­но­си­тель­ная  влажность:

 http://reshuege.ru/formula/92/92dfd115dda33182d07bc002451bcc5c.png

 

http://reshuege.ru/formula/69/69c341d8f5f044d93d94a221b4242e90.png, где http://reshuege.ru/formula/d2/d2606be4e0cd2c9a6179c8f2e3547a85.png - плот­ность воз­душ­ных паров, http://reshuege.ru/formula/f9/f9741497e6d593834a7da54f06b235db.png - плот­ность на­сы­щен­ных воз­душ­ных паров.

2) Масса вы­ра­жа­ет­ся через плот­ность и объем: http://reshuege.ru/formula/7e/7e7210e98cedb36c00498681b87b5517.png; http://reshuege.ru/formula/b5/b5681ead00176a0ac55c6b853faa6cd8.png/

3) После объ­еди­не­ния масса будет: http://reshuege.ru/formula/43/43a0b4812cdbd0cbd6c0388aece88e2a.png и со­от­вет­ству­ю­щая плот­ность http://reshuege.ru/formula/4b/4b82cda616104fb61a93eadd1ad39bed.png.

4) Тогда от­но­си­тель­ная влаж­ность в со­су­дах после уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия будет: http://reshuege.ru/formula/01/0144c905c3fd1f2c591d148997c13189.png

 Ответ: 36%

2

В ка­ло­ри­метр по­ме­сти­ли m = 200 г льда при тем­пе­ра­ту­ре t1 = −18 ºC, затем со­об­щи­ли льду ко­ли­че­ство теп­ло­ты Q = 120 кДж и до­ба­ви­ли в ка­ло­ри­метр еще М = 102 г льда при тем­пе­ра­ту­ре t2 = 0 ºC. Какая тем­пе­ра­ту­ра t3 уста­но­ви­лась в ка­ло­ри­мет­ре в со­сто­я­нии рав­но­ве­сия? Теп­ло­об­ме­ном со­дер­жи­мо­го ка­ло­ри­мет­ра с окру­жа­ю­щей сре­дой и теп­ло­ем­ко­стью ка­ло­ри­мет­ра можно пре­не­бречь.

Удель­ная теп­ло­ем­кость льда равна сл = 2100 Дж/(кг·К), удель­ная теп­ло­ем­кость воды равна св = 4200 Дж/(кг·К), удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния льда равна λ = 330 000 Дж/кг.

Вна­ча­ле вы­чис­лим ко­ли­че­ство теп­ло­ты, не­об­хо­ди­мое для на­гре­ва­ния на­чаль­ной массы m льда от −18 ºC до 0 ºC и плав­ле­ния всей массы льда (m + M) при 0 ºC:

Q = cлm(t2  t1) + λ(m + M) = 2100 · 0,2 · 18 + 330 000 · 0,302 =  107 220 Дж < Q,

так что остав­ше­е­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты пойдёт на на­гре­ва­ние по­лу­чен­ной воды:

Q − Q1 = cв(m + M)(t3 − t2).

От­сю­да

http://reshuege.ru/formula/9e/9e1d9f22fc9f613802ea7e3afc24e517.png

 

Ответ: t3 ≈ +10° C.

 

Качественные задачи

1

  Из какой круж­ки — ме­тал­ли­че­ской или ке­ра­ми­че­ской — легче пить го­ря­чий чай, не об­жи­гая губы? Объ­яс­ни­те по­че­му.

 

Ответ: из ке­ра­ми­че­ской.

Объ­яс­не­ние: по­сколь­ку теп­ло­про­вод­ность ме­тал­ла на­мно­го боль­ше теп­ло­про­вод­но­сти ке­ра­ми­ки, круж­ка из ке­ра­ми­ки будет на­гре­вать­ся го­раз­до мед­лен­нее и мед­лен­нее будет от­да­вать тепло губам. Из неё легче пить го­ря­чий чай.

 

2

Какая доска на ощупь ка­жет­ся более хо­лод­ной: сухая или влаж­ная, если их тем­пе­ра­ту­ра оди­на­ко­ва и равна ком­нат­ной? Ответ по­яс­ни­те.

1. Влаж­ная.

2. Ощу­ще­ние тепла или хо­ло­да опре­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ством теп­ло­ты, пе­ре­дан­ной еди­ни­це по­верх­но­сти кожи в еди­ни­цу вре­ме­ни. По­сколь­ку теп­ло­про­вод­ность воды боль­ше, чем воз­ду­ха, влаж­ная доска будет ка­зать­ся хо­лод­нее сухой.

 

3

get_file (1)
Широкую стеклянную трубку длиной около полуметра, запаянную с одного конца, целиком заполнили водой и установили вертикально открытым концом вниз, погрузив низ трубки на несколько сантиметров в тазик с водой (см. рисунок). При комнатной температуре трубка остается целиком заполненной водой. Воду в тазике медленно нагревают. Где установится уровень воды в трубке, когда вода в тазике начнет закипать? Ответ поясните, используя физические закономерности.

1. При комнатной температуре вода заполняет всю трубку и не выливается из нее, так как давление насыщенного пара при комнатной температуре очень мало (меньше 3% от нормального атмосферного) и над водой возникнет «торричеллиева пустота», заполненная насыщенным  паром, только в том случае, если высота водяного столба будет равна примерно 10 метрам. 
2. Когда температура воды растет, давление ее насыщенного водяного пара также растет, до тех пор, пока при температуре кипения не сравняется с атмосферным давлением. Из-за этого, в тот момент, когда температура воды в трубке приближается к температуре кипения, над водой в трубке появляется пустота, которая заполнена насыщенным паром. С повышением температуры уровень воды в трубке будет становиться ниже. При температуре кипения достигнется равенство давления насыщенного пара в трубке и атмосферного давления, поэтому уровень воды в трубке и в тазике одинаков. 

 

 

Источники информации.

1. http://phys.sdamgia.ru/test?theme=7

2.http://reshuege.ru/

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Разработка многоуровневой системы задач по физике"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Землеустроитель

Получите профессию

Секретарь-администратор

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Краткое описание документа:

Проектирование системы многоуровневых задач для подготовки старшеклассников к ЕГЭ по физике по теме "Тепловые явления"

Важнейшей характеристикой любой учебной задачи является уровень ее сложности, учитывая это, технология разработки многоуровневой системы задач позволяет учащимся работать в полную силу и испытывать удовлетворение от своей работы. Многоуровневая система задач помогает ученикам успешно освоить программу как на базовом, так и на углубленном уровнях, эффективно подготовиться к ГИА в форме ЕГЭ.

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 626 290 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 31.07.2019 796
    • DOCX 390.4 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Саликова Людмила Александровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    • На сайте: 9 лет и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 5806
    • Всего материалов: 12

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Менеджер по туризму

Менеджер по туризму

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Особенности подготовки к сдаче ЕГЭ по физике в условиях реализации ФГОС СОО

36 ч. — 180 ч.

от 1700 руб. от 850 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 48 человек из 27 регионов

Курс повышения квалификации

Организация проектно-исследовательской деятельности в ходе изучения курсов физики в условиях реализации ФГОС

72 ч. — 180 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 97 человек из 45 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Педагогическая деятельность по проектированию и реализации образовательного процесса в общеобразовательных организациях (предмет "Физика")

Учитель физики

300 ч. — 1200 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 36 человек из 21 региона

Мини-курс

Организация и контроль занятий со студентами специальных медицинских групп

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Неорганическая химия

8 ч.

1180 руб. 590 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Детско-родительские отношения: эмоциональный аспект

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 24 человека из 15 регионов