Конспект урока на тему 'Удельная теплота сгорания топлива' (8 класс)

Урок по физике 8 класс

Тема: «Удельная теплота сгорания топлива»

Дидактическая цель: создать условия для повторения и расширения имеющихся у детей сведений о тепловых явлениях, топливе; удельной теплоты сгорания топлива.

Личностные результаты:

• формирование познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей обучающихся;

• самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

• формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нем ответы на поставленные вопросы и излагать его;

• формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию.

Метапредметные результаты:

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний;

• организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

• понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения.

• формирование убеждения в закономерной связи и познаваемости явлений природы, в объективности научного знания, в высокой ценности науки в развитии материальной и духовной культуры людей;

• развитие теоретического мышления на основе формирования умений устанавливать факты, различать причины и следствия.

Предметные результаты:

Обучающиеся должны знать:

1. удельная теплота сгорания топлива - это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг;

2. при сгорании топлива выделяется значительная энергия, которую используют в быту, промышленности, сельском хозяйстве, на электростанциях, в автомобильном транспорте;

3. единицу измерения УТСТ.

Обучающиеся должны уметь:

1. объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива;

2. пользоваться таблицей УТСТ;

3. сравнивать УТСТ различных веществ и энергию, выделяющуюся при сгорании различных видов топлива.

Обучающиеся должны применять:

1. формулу для вычисления энергии, которая выделилась при сгорании топлива.

Ключевые понятия:

• Удельная теплота сгорания топлива

• Различные виды топлива

• Количество теплоты

Тип урока: Комбинированный.

Методы: Диалогический.

Формы: Фронтальная, индивидуальная, групповая.

Оборудование:

Мультимедийная установка: компьютер, проектор, презентация к уроку

Программное обеспечение: пакет Microsoft Office-2007, операционная система Windows-XP.

В практический модуль включены интерактивные задания различных типов.

Раздаточный материал:

Жетоны.

Свеча.

Спички.

Банка.

Демонстрационные полезные ископаемые: торф, каменный уголь, антрацит.

Таблица, лист фиксации списка команды.

Литература:

1.Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. - М.: Дрофа, 2009.

2. Журнал «Физика в школе».

3. Ресурсы интернет.

Хронометраж урока

№п/п

Этапы урока

Время

1

Организационный момент

1 мин

2

Проверка домашнего задания

12 мин

3

Постановка проблемы

2 мин

4

Изучение новой темы

12 мин

5

Проверка знаний

14 мин

6

Подведение итогов

4 мин

Здравствуйте ребята! Сегодняшний урок, проведу у вас я. Зовут меня Надежда Ильинична.

Слайд 1

I этап МОТИВАЦИЯ

Известно, что великий ученый М. В. Ломоносов ещё в 1744 г работал над трактатом «Размышления о причине теплоты и холода». Тепловые явления играют огромную роль в окружающем нас мире, в жизни человека, растений, животных, а также в технике.

Давайте проверим, насколько хорошо вы усвоили эти знания.

Обратите внимание, на ваших партах находятся рабочие карточки, все результаты вашей деятельности вы будете записывать в эти карточки.

Слайд 2 (Интерактивная доска)

II этап АКТУАЛИЗАЦИЯ

Мотивация. Актуализация знаний.

При выполнении первого задания, вам необходимо выбрать для каждой физической величины соответствующую единицу измерения.

Масса вещества - m (кг)

Количество теплоты - Q (Дж)

Удельная теплоемкость - С (Дж/(кг*К))

Слайд 3 (Интерактивная доска)

При выполнении следующего задания, вы должны соотнести определения и физическое понятие.

Способ изменения внутренней энергии тела, при котором энергия передается от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы.

(Теплопроводность)

Связывает количество теплоты, полученное одним телом, и количество теплоты, отданное другим телом при теплообмене

(Уравнение теплового баланса)

Тело или совокупность тел, которые могут обмениваться энергией как между собой, так и с другими телами.

(Термодинамическая система)

Молодцы. Справились с заданиями.

Слайд 4

Знания о тепловых явлениях помогают людям конструировать обогреватели для домов, тепловые двигатели, предсказывать погоду, плавить металл, создавать теплоизоляционные и термостойкие материалы, которые используются всюду - от постройки домов до космических кораблей. Давайте посмотрим, помогут ли вам ваши знания в этой области выполнить следующие задания.

(Таблица выведена на слайд)

№1

№2

№3

№4

Задачи

№1

№2

1

0

1

1

В вашей рабочей карточке расположена таблица, если вы, верно, выполняете задание, то в соответствующей клетке записываете себе один балл. Если не верно, то ставите 0 баллов.

Слайд 5

Внимание, задание №1!

Если вы считаете, что верный ответ это вариант под буквой «А», то вы поднимаете розовую карточку, если - под буквой «Б» - то желтую, для варианта под буквой «В» - зеленая, и наконец «Г» - это оранжевая карточка.

Условие: Чтобы быстрее охладить воду, налитую в кастрюлю, можно поставить кастрюлю на лёд или положить лёд на крышку кастрюли?

А. Вода охладиться быстрее, если положить лёд на крышку кастрюли.

Б. Вода охладиться быстрее, если поставить кастрюлю на лёд.

В. Вода охладится одинаково быстро в обоих случаях.

Г. Вода охладится вследствие излучения.

Верный ответ учитель показывает поднятием карточки соответствующего цвета.

Действительно, вода быстрее остынет, если лёд расположить на крышке кастрюли.

Слайд 6

Задание №2

Условие: Хорошо загорать на берегу моря в солнечную погоду!

А. Море нагревается солнечными лучами быстрее, чем суша.

Б. Песок на берегу нагревается быстрее, чем море.

В. Морская вода обладает маленькой удельной теплоемкостью.

Г. У песка очень большая удельная теплоемкость.

Слайд 7

Задание №3

Условие: На рисунке показаны железная печь и кирпичная печь.

А. Железные печи быстрее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются теплыми.

Б. Железо обладает меньшей теплопроводностью и большей теплоемкостью, чем кирпич.

В. Так как масса железной печи меньше, она лучше обогревает помещение, чем кирпичная печь.

Г. Кирпичная печь лучше обогревает помещение, потому что удельная теплоемкость кирпича меньше, чем железа.

Слайд 8

Задание №4

Условие: Мальчик поднес ладонь к лампе накаливания включенного настольного светильника.

А. При нагревании ладони ее внутренняя энергия не изменяется.

Б. Ладонь нагрелась вследствие конвекции в воздухе.

В. Ладонь нагреется тем сильнее, чем дальше будет располагаться от лампы.

Г. Ладонь нагрелась вследствие излучения.

Большинство из вас с заданиями справились. Молодцы!

Ребята, я предлагаю вам выполнить следующие задания. Они представлены в виде задач. Если вы уверены в своих силах и можете решить любую сложную задачу, то ваша карточка зеленого цвета, и за верное решение в таблицу вы запишите себе 2 балла. Если, вы увлекаетесь физикой, но решаете задачи простого характера, то вам следует взять карточку розового цвета, и вами будет честно заработан 1 балл.

Задача №1

Условие: При охлаждении куска олова от 152 до 32 ⁰C выделилось количество теплоты 276 кДж. Чему равна масса олова? Удельная теплоемкость олова 230 Дж/(кг*⁰С).

Дано:

Q= 276 кДж = 276000 Дж

t₁ = 152⁰C

t₂ = 32⁰C

c= 230 Дж/(кг*⁰С)

Найти: m - ?

Решение: Q=mc(t₂ - t₁)

m =Q/(с(t₂ - t₁))= 10 кг

Ответ: m =10 кг.

Задача №2

Условие: В алюминиевой кастрюле, имеющей массу 400 г, находится 2 л воды при температуре 20⁰С. Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды в кастрюле до 100 ⁰С? Удельная теплоемкость алюминия 920 Дж/(кг*К), удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг*К), плотность воды 1000 кг/м³.

Дано:

m₁ =400 г = 0,4 кг

с₁= 920 Дж/(кг*К)

с₂= 4200 Дж/(кг*К)

v= 2 л= 0,002 м³

ρ= 1000 кг/м³

t₁= 20⁰С

t₂= 100⁰С

Найти: Q-?

Решение:

Q₁= c₁m₁(t₂-t₁) - количество теплоты, необходимое для нагревания алюминиевой кастрюли.

Q₁=920*0,4* (100-20)= 29440 Дж

Q₂= c₂m₂(t₂-t₁) - количество теплоты, необходимое для нагревания воды.

Но массы воды: m₂= ρv=1000*0,002= 2 кг

Q₂=4200*2*(100-20) = 672000 Дж

Q= Q₁+ Q₂= 29440 + 672000= 701, 44 кДж

Ответ: Q=701, 44 кДж

Учитель контролирует выполнение заданий.

Слайд 9

Давайте проверим ваши решения.

Пожалуйста, подсчитайте ваши баллы в таблице.

Кто набрал от 6 до 5 баллов, поднимите зеленую карточку. Если у вас от 4 до 3 баллов, то желтую карточку, Если вы набрали меньше 3 баллов, то розовую карточку.

Выполнение данных заданий необходимо, для формирования групп при проведении «Блеф-клуба». е, но не так длго осаютсядинаковы)лоты при нагревании, но и формулы из п

Слайд 10

III этап ПОГРУЖЕНИЕ В НОВУЮ ТЕМУ

Полученные вами знания, имеют большое практическое значение.

Давайте ответим на следующий вопрос: Что необходимо сделать, чтобы холодная вода стала горячей? - Нагреть. Например, мы ее нагреваем с помощью электрического чайника, т.е. мы изменяем внутреннюю энергию воды с помощью электронагревателя, включенного в сеть.

Но нам необходима энергия и для приготовления пищи (причем, в домашних условиях - это газовая плита, а в походе - костер), обогрева помещения, движения автомобиля и т.д.

Как узнать какое именно топливо необходимо использовать для определенной потребности человека, а главное, как рассчитать полученное количество теплоты?

Слайд 11

Чтобы ответить на данные вопросы необходимо иметь представления об удельной теплоте сгорания топлива. Тема сегодняшнего урока: Удельная теплота сгорания топлива.

Слайд 12

Какие проблемы мы сможем рассмотреть на уроке?

Во-первых, узнаем, что показывает физическая величина - удельная теплота сгорания топлива.

Во-вторых, научимся объяснять процесс выделения энергии при сгорании топлива, пользоваться таблицей УТСТ, сравнивать УТСТ различных веществ и энергию, выделяющуюся при сгорании различных видов топлива.

А так же, применять формулу для вычисления энергии, которая выделилась при сгорании топлива.

Слайд 13

Существуют различные источники энергии. Например, Топливо: уголь, торф, нефть, природный газ; (демонстрация)

Природные факторы: дождь, ветер, солнце; позже мы будем изучать энергию морских приливов и ядерную энергию.

Слайд 14

Топливо, которое использует человек, по происхождению делится на природное и искусственное.

Вопрос к обучающимся: Как вы понимаете словосочетания «природное топливо» и «искусственное топливо»?

Искусственное топливо изготавливает человек.

Сейчас мне необходима помощь одного из вас. Пожалуйста, желающие к доске. Ученик будет называть вам топливо, а вы будете направлять его и заполнять таблицу в ваших листах. В первый столбик записывайте топливо природного происхождения, а во второй - искусственного.

Природное топливо

Искусственное топливо

древесина

кокс

солома

Торфяные брикеты

торф

бензин

Бурый и каменный уголь

керосин

нефть

мазут

Природный газ

Спасибо за участие.

Слайд 15.

Физкультминутка

Мы устали. Давайте немного разомнемся. Выпрямите спину. Расправьте плечи. Я буду называть топливо, а вы если считаете, что оно твердое, опускаете голову вниз, если жидкое, то поднимете руками перед собой, а если газообразное - тянете руки вверх.

Уголь - твердое.

Природный газ - газообразное.

Нефть - жидкое.

Древесина - твердое.

Бензин - жидкое.

Торф - твердое.

Антрацит - твердое.

Керосин - жидкое.

Коксовальный газ - газообразное.

Молодцы! Самый внимательный и спортивный у нас… Садитесь.

Какие ассоциации возникают у вас при слове топливо?

Ответы учеников: тепло, свет и т.д.

Поставим небольшой опыт. Зажжем свечу. А потом накроем ее банкой. Что происходит? Через некоторое время свеча погасла. Почему?

ВИДЕО.

(Комментарии к видео)

При горении происходит соединение элементов с кислородом и образование новых веществ, новых молекул, т.е. горение связано с разрушением одних молекул и образованием других.

Слайд 16

Любое топливо содержит в составе углерод. При сгорании углерода происходит химическая реакция окисления - атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимся в воздухе, и образуется молекула оксида углерода (углекислого газа) CO₂, при этом выделяется энергия.

С + O₂= CO₂ + 402 кДж

Слайд 17

При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова. Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа.

m_дров > m_газа, Q_дров=Q_газа

Слайд 18

Энергия, выделяющаяся при сгорании различного топлива, характеризуется величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

Удельной теплотой сгорания топлива называют физическую величину, показывающую, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг (записать в тетрадь).

Обозначение: q, единица измерения: Дж/кг.

Слайд 19

Значение удельной теплоты сгорания топлива определяют экспериментально. В вашем учебнике они представлены в виде таблицы, в которой приведены значения некоторых веществ.

Значение, например, для нефти 4,4*10⁷ Дж/кг означает, что при полном сгорании 1 кг нефти выделяется количество теплоты 4,4*10⁷ Дж.

В общем случае количество теплоты Q, выделяющееся при полном сгорании топлива, равно произведению удельной теплоты сгорания топлива q и его массы m:

Q=q*m

Слайд 20

Значения этих величин потребуется для решения задач. Например, чему равна масса сгоревшего древесного угля, если при этом выделилось количество теплоты 10,2*10⁷ Дж?

Дано:

Q= 10,2*10⁷ Дж

q= 3,4*10⁷ Дж/кг

m - ?

Решение:

Q=q*m

m= Q/q=10,2*10⁷/3,4*10⁷= 3 кг.

Ответ: m=3 кг.

Слайд 21

IV этап ЭМПИРИЧЕСКИЙ ЭТАП

В науке истина рождается в споре, а спорить необходимо цивилизованного. И я вас приглашаю вас принять участие в заседании «Блеф-клуба». Прошу вас разделиться на две команды с учетом ваших баллов, полученных в начале урока.

Учитель школьникам задает вопрос: «Веришь ли ты, что …?», а затем в течение минуты группа совещается и дает либо только ответ на вопрос, либо ответ и объяснение его. После этого учитель дает верный вариант ответа. Школьники дают краткий ответ: «Верю» или «Не верю». Если ответ дан, верно, учащиеся получают жетон. Если же дети смогли обосновать свой ответ, то получают два жетона. Класс делится на 2 группы. Выигрывает та, которая получила большее число жетонов.

В результате выполняются следующие задачи:

1. Проводится осмотр знаний по физике.

2. Расширяются знания, и усиливается интерес к изучению физики.

3. Школьники учатся применять знания.

4. Дети учатся работе в коллективе.

Вопросы для конкурса.

Первая команда.

1. Верите ли вы, что единица измерения удельной теплоты сгорания топлива Дж/кг?

Ответ: Верим, так как из формулы Q=q*m, получаем q=Q/m, т.е. Дж/кг.

2. Верите ли вы что, при сгорании топлива выделяется энергия?

Ответ: Верим, так как любое топливо содержит в составе углерод. При сгорании углерода происходит химическая реакция окисления - атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимся в воздухе, и образуется молекула оксида углерода (углекислого газа) CO₂, при этом выделяется энергия.

3. Верите ли вы что, солнце - это источник энергии, который можно отнести к топливу?

Ответ: Не верим, так как солнце - это источник энергии относящийся к природным факторам.

4. Верите ли вы что, торфяные брикеты существуют в природе?

Ответ: Не верим, так как торфяные брикеты - это искусственное топливо, т.е. его создал человек.

5. Верите ли вы что, при сгорании 4,4* 10⁷ кг нефти выделяется количество теплоты 1 Дж?

Ответ: Не верим, так как физический смысл удельной теплоты сгорания нефти 4,4*10⁷ Дж/кг заключается в том, что при полном сгорании 1 кг нефти выделяется количество теплоты 4,4*10⁷ Дж.

Вторая команда.

1. Верите ли вы, что при сгорании одинаковой массы древесины и природного газа, выделяется одинаковое количество теплоты?

Ответ: Не верим, так как древесина и природный газ имеют разное значение удельной теплоты сгорания топлива.

2. Верите ли вы что, чтобы довести на костре до кипения воду в полном трехлитровом котелке, необходимы только спички?

Ответ: Не верим, так как массы спичек при известном значении удельной теплоты сгорании спичек (древесина) их не достаточно, чтобы согреть воду.

3. Верите ли вы что, солома является источником энергии для человека?

Ответ: Верим, так как солома - это топливо, которое при сгорании выделяет тепло (энергию).

4. Верите ли вы что, для движения легкового автомобиля можно использовать любой вид топлива?

Ответ: Не верим, так как легковой автомобиль приспособлен потреблять энергию только искусственно созданного человеком топлива - бензина.

5. Верите ли вы что, зная количество энергии, выделившейся при сгорании топлива и удельную теплоту сгорания топлива, можно определить массу сгоревшего вещества?

Ответ: Верим, так как Q=q*m, m=Q/q.

V этап ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

Подведение итогов. Каждая команда, подсчитайте количество жетонов. Выиграла … команда и ее участники награждаются медалями «ВОДОРОД». Водород имеет наибольшее значение удельной теплоты сгорания топлива, это означает, что вашей энергии хватает не только для отличной учебы, но и для поддержания хорошего настроения окружающих вас людей.

Оставшаяся команда награждается медалями «СПИРТ». Вашей энергии хватает пока только для личного пользования, поэтому желаю в будущем осуществить реакцию по превращению спирта в водород, и дарить ее всем тем, кто в ней нуждается.

Как вы считаете, полученные знания пригодятся вам в будущем?

Ответы школьников.

Слайд 22

VI этап ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Запишем домашнее задание.

§ 30

Задание 29 (1,3)

Ответить на вопросы письменно после § 30

Подготовить сообщение: «Энергозатраты организма при занятии различными видами спорта»

Разгадать чайнворд. Прикреплен к вашему домашнему заданию в Дневник.ру.

Источники информации:

Крик Л.А. Физика. 8 класс. Обучающие тесты. - М.: ИЛЕКСА, 2010