Разработка урока и презентация "Первый закон термодинамики"

Муниципальное образовательное учреждение – Средняя общеобразовательная школа №3 г. Унеча

Открытый урок по физике

10 класс

Тема «Первый закон термодинамики».

Учитель: Голосова Анна Алексеевна.

«Первый закон термодинамики»

Цели:

    -Актуализировать знания учащихся по изучаемой теме; добиться усвоения учащимися закона                 сохранения и превращения энергии для тепловых процессов - первого закона термодинамики; показать      практическую значимость закона;

    - Способствовать развитию умения сопоставлять факты, логично и сжато строить свой ответ, систематизировать учебный материал;

    - Показать всеобщность изучаемого закона, используя межпредметные связи курсов физики, биологии, технологии и познаваемость мира, формировать целостное восприятие мира;

    - Создать условия для развития положительной мотивации учебной деятельности;

     -Познакомить учащихся с историей открытия закона;

     -Способствовать развитию интереса к физике и технике.

  Предварительная подготовка:

     Учащиеся получили задание ознакомиться  с историей открытия закона сохранения энергии.

   Оборудование:

На столах учащихся деревянные и железные бруски;

Таблицы: « Внутренняя энергия» и «Первый закон термодинамики»;

Компьютерная презентация.

  Оформление на доске:

  Тема урока, дата, эпиграф, запись плана изучения закона, «заготовка» для решения расчетной задачи.

Ход урока.

   1.Организационный момент    

 Эпиграф:     ( слайд 1)

      «Истина – это то, что выдерживает проверку опытом»

                                                  А. Эйнтштейн.

       Учитель: об одной из таких «вечных» истин мы с вами сегодня поговорим. Но прежде давайте  вспомн им основные понятия термодинамики.

    2.Актуализация знаний учащихся.

       1) Что называется внутренней энергией?

        2) Какими способами можно изменить внутреннюю энергию системы?

        3)В каком случае изменение внутренней энергии системы положительно? Отрицательно? Равно   нулю?

        4)В каком случае работа газа положительна? Отрицательна? Равна нулю?

        5)Как связаны между собой работа газа и работа внешних сил над газом?

        6)Что такое количество теплоты ?

        7)В каких единицах измеряются внутренняя энергия, работа и количество теплоты?

Звонит мобильный телефон. Пришли  SMS – сообщения: ( слайды 2,3 )

         1) «Спасите меня , погибаю от холода .Бурый медведь.»

             Ученики предлагают способы спасения медведя.

          2) «Температура в аквариуме поднялась? Что делать? Рыбки»

Ученики разъясняют, что делать рыбкам для нормальной жизнедеятельности.

          Учитель: Вы очень умные дети, не зная первого закона термодинамики, используете его для объяснения  явлений. Откройте тетради, запишите тему урока.

   3.Изучение нового материала.

      Тема урока  (слайд 4):

      «Первый закон термодинамики»

      Цели: а) изучить первый закон термодинамики; ( слайд 5)

                  б) познакомиться с историей открытия закона;

                  в) научиться применять закон к решению задач и объяснению физических  явлений.

          Учитель: Записи вы ведете самостоятельно по плану изучения физического закона. Конспект будет проверяться по окончании урока.

          План изучения физического закона  ( записан на доске );

                  а) о чем закон?

                   б) какав закон? ( формулировка и формула )

                  в) условия, при которых выполним закон.

                  г) опыты, подтверждающие справедливость закона.

                  д) учет и применение на практике,

Мы ежедневно встречаемся с явлениями, проводим элементарные физические опыты, не задумываясь об их объяснении.

                 Экспериментальное задание ( слайд 6)

   1) Возьмите в одну руку железный брусок, а в другую деревянный. Что вы чувствуете? Как поменялась энергия ладоней? Какой способ изменения внутренней энергии вы наблюдаете?

  ( учащиеся объясняют, что внутренняя энергия изменяется за счет теплообмена)

   2) Потрите ладони друг о друга. Что вы чувствуете? Почему ладони греются? (учащиеся объясняют, что внутренняя энергия изменяется за счет совершения работы).

   А что вы думаете, можно ли изменить внутреннюю энергию одновременно и с помощью теплообмена, и за счет совершения работы?

    (учащиеся высказывают и обосновывают свои мнения, приводят примеры).Слайд 7

  Этот более сложный случай и рассматривает первый закон термодинамики. Скажите, как в этом случае

 можно найти изменение внутренней энергии системы?

    ( учащиеся приходят к математической  записи первого закона термодинамики и пытаются его сформулировать)

    На экране появляются записи( слайд 8)

U=A+Q

,формулировка закона.

  Первый закон термодинамики- это закон сохранения и превращения энергии для  тепловых процессов.

       А=-А’  ,          U=-A+Q;  ( слайд 9 )

Q=  U+A’

  ( На  экране другая формулировка закона)

   Слайд 10

      У закона особая история открытия , отличная от открытия других законов. Обычно сначала формулируется закон, а затем создаются технические устройства. В этом случае было наоборот.

На экране проецируется  следующие сведения:      ( слайды 11,12,13,14,15 )

             1736 год – паровая лодка

             1770 год – паровая повозка

             1807 год – пароход Фултона

             1824 год – паровоз Стефенсона

           1842 год – выходит статья  Р.Майера « Замечания о силах неживой природы», в которых он говорит:  ( слайд 16)

      «Формула закона сложна, но будет понятна на простых примерах. Когда человек болен ,то у него поднимается температура, и увеличивается внутренняя энергия .Человек принимает лекарства, понижающие температуру, вызывающие потоотделение. Количество теплоты отрицательно, так как тепло отдается. Температура снижается до нормальной температуры».

И не зря открыл закон врач.

     Сообщения учащихся:

     Ученик 1 – сообщение о том , как Р.Майер пришел к открытию закона и к мысли о

том, что энергия может превращаться в энергию растений и остального живого.  ( слайд 17 )

    Учитель : одновременно с Майером к этому же выводу пришли Д.Джоуль и Г.Гельмгольц.

Ученик 2 – информационный проект об опытах Д.Джоуля по закону сохранения и о Г.Гельмгольце, который записал закон в математической форме.( слайды 18,19 + мини- презентация )

 4.Закрепление материала

Учитель: закон проявляется и в животном мире.

Решение задач:

 А) качественных  (слайд 21 )

На экране рисунок с лисами: фенек, среднерусская лиса и  песец. Задание: объясните форму ушей лис

Учащиеся применяют первый закон термодинамики для объяснения  формы ушей, связи их формы с климатом ).

Б) количественных  ( слайд 22 )

    1. при передаче газу количества теплоты 17  кДж он совершает работу равную 50 кДж .чему равно изменение внутренней энергии газа? охладился он или нагрелся?

Задачу у доски решает ученица, объясняет решение.

     2.при изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу?  (слайды 23,24)

 Учащиеся решают задачу в парах, затем на экран проецируется готовое решение ,ученики сверяют его со своими решениями.

      3.Тренировачный тест.  ( 5 мин.) со взаимопроверкой  ( ответы высвечиваются на экране )

                                                                   Слайд 25

                               1.вариант                                                                            2 вариант:

                                       Б                                                                                           Б

                                       В                                                                                           В

                                       Г                                                                                           А

                                       В                                                                                           Б

    Критерий оценивания:

                     4 задачи – «5»

                      3 задачи – «4»

                     2 задачи – «3»

  По желанию ответы вместе с оценками учащиеся сдают учителю на специальных бланках.

1)Учитель читает рассказ писателя фантаста Джекобсона  «Обезьянья лапа»:

   В скромную семью приезжает в гости сержант из Индии. Он показывает хозяевам талисман – высушенную обезьянью лапу, которая может выполнять любые желания владельцев.Собравшиеся решают испытать талисман. Хозяин просит у обезьяньей лапы 200 фунтов стерлингов.

    Раздается стук в дверь. Входит служащий той фирмы, где работает сын хозяина. Он сообщает, что в результате несчастного случая сын хозяина погиб. Фирма не считает себя виновной за случившееся. Но в порядке компенсации просит принять пособие в размере 200 фунтов стерлингов.

 Какое отношение имеет этот рассказ к нашей теме? ( учащиеся отвечают )

 Учитель:

  Вы видите, что закон, на основе которого определяется изменение внутренней энергии,- один и тот же

Для всех явлений природы : физических , химических, биологических и общественных. Значит, энергия ниоткуда не возникает , никуда не исчезает, она переходит из одного вида в другой.

Еще древние греки считали: «Из ничего ничего не бывает»      (слайд 28 )

   Закон сохранения энергии – истина, проверенная  опытом!

    (Возврат к эпиграфу  урока )

   5.Подведение итогов.

      Выставление оценок.

   6.Домашнее задание:    (слайд 27) 

       Параграф 80. упр.15 (3.9)

     7.Рефлексия.

        Листок самоанализа  ( учащиеся заполняют анонимно и сдают учителю )     

Вопросы:

1.Что тебе понравилось на уроке?

2.Что можно было бы изменить?

3.Удовлетворен ли ты своей работой?

4. Реализовал ли ты свой потенциал?

5.Над чем еще нужно поработать?

• 1 слайд

  Истина - это то ,
  что выдерживает
  проверку опытом.
  
  А.Эйнштейн
  

• 2 слайд

  Отправитель : Бурый медведь
  Спасите меня , погибаю
  от холода.
  

• 3 слайд

  
  
  Первый закон
  термодинамики
  

• 4 слайд

  Цели урока:
  - изучить первый закон термодинамики;
  познакомиться с историей открытия закона;
  научиться применять изученный закон к
  решению задач и изучению физических
  явлений.
  
  

• 5 слайд

  ФРОНТАЛЬНОЕ
  ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ
  ЗАДАНИЕ
  

• 6 слайд

  Способы изменения внутренней энергии
  теплообмен
  Q
  работа
  А
  ∆ U
  

• 7 слайд

  Первый закон термодинамики
  Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.
  

• 8 слайд

  Первый закон термодинамики
  А=- А‘; ∆ U =Q-A‘; Q= ∆U+A'
  

• 9 слайд

  Первый закон термодинамики
  Количество теплоты, переданное системе идет на совершение системой работы и изменение её внутренней энергии
  

• 10 слайд

  Предпосылки открытия закона
  

• 11 слайд

  1736 г – паровая лодка
  
  

• 12 слайд

  1770 г– паровая повозка
  

• 13 слайд

  1807 г – пароход Фултона
  

• 14 слайд

  1824 г – паровоз Стефенсона
  

• 15 слайд

  1842 год - статья Р. Майера “Замечания о силах неживой природы”
  «Формула закона сложна , но будет понятна на простых примерах. Когда человек болен, у него поднимается температура и увеличивается внутренняя энергия. Человек принимает лекарства, понижающие температуру, вызывающие потоотделение. Количество теплоты отрицательно, так как тепло отдаётся. Температура снижается до нормальной температуры.»
  

• 16 слайд

  Р. Майер
  1814-1878
  

• 17 слайд

  Информационный проект
  

• 18 слайд

  Д. Джоуль
  1818-1889
  

• 19 слайд

  Г. Гельмгольц
  1821-1894
  

• 20 слайд

• 21 слайд

• 22 слайд

  Задача №1
  При передаче газу количества теплоты 17 кДж он совершает работу, равную 50 кДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа? Охладился газ или нагрелся?
  

• 23 слайд

  Задача №2
  При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу?
  

• 24 слайд

  Дано : СИ:
  Т= const
  А' = 15 кДж 15000 Дж
  
  Q-?
  
  Решение:
  Q=∆U+A‘( по I закону термодинамики )
  ∆ U = 3/2 V R ∆T
  ∆T=0, т.к. Т=const, следовательно, ∆ U= 0.
  Поэтому
  Q=А’= 15000 Дж = 15 кДж
  
  Ответ: 15 кДж.
  

• 25 слайд

  Первый закон термодинамики
  А=- А‘; ∆ U =Q-A‘; Q= ∆U+A'
  

• 26 слайд

  Тест
  Вариант 1
  Вариант 2
  1. Б
  2. В
  3. Г
  4. В
  1. Б
  2. В
  3. А
  4. Б
  

• 27 слайд

  Домашнее задание:
  § 80, вопросы
  упр. 15 (3,9)
  *Р. – 634, 638
  
  

• 28 слайд

  Истина - это то ,
  что выдерживает
  проверку опытом.
  
  А.Эйнштейн