Методика изучения тепловых явлений

Для демонстрации различной теплоты парообразования воды и спирта равное их количество наливают в пробирки, каждую из них доводят до температуры кипения, а затем помещают в предварительно нагретые пробирконагреаватели. Замечают, что спирт испаряется гораздо быстрее. В результате обсуждения этих опытов учащиеся приходят к выводу о том, что для превращения спирта в пар требуется меньшее количество теплоты, чем для такого превращения воды. Таким образом, приходят к понятию удельной теплоты парообразования.

Для введения понятия удельной теплоты сгорания уравновешивают на весах одинаковое количество сухого спирта и спичек. Укладывают их под небольшими колбами с одинаковым количеством воды, укрепленным на штативе на одинаковой высоте, и поджигают. Вода в колбе над горящим спиртом быстро закипает, а над спичками едва начинает нагреваться. Учащиеся наглядно видят, что при сгорании одинакового количества сухого спирта и спичек выделяется разное количество теплоты, обсуждение результатов опыта позволяет ввести понятие удельной теплоты сгорания.

Для формирования понятий удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления можно предложить и следующие эффективные проблемные ситуации: установить, достаточно ли имеющегося куска спирта для а) нагревания воды в колбе до кипения, б) полного расплавления куска льда. Выслушав предложения учащихся, намечают план решения проблемы (необходимое оборудование выставляется на демонстрационном столе, но задачу следует решать в общем виде и использовать сравнительные вычисления).

1. Налить в колбочку воды ( ) с помощью мензурки и измерить ее первоначальную температуру t1.

2. Найти массу маленького кусочка спирта и нагреть им воду в колбочке до полного сгорания, затем измерить температуру нагретой воды.

3. Найти отношение количества теплоты, выделенное при сгорании спирта к массе воды и изменению температуры, т.е.

4. Убедиться на опыте, что отношение не зависит от массы воды.

Для этого, таким же количеством спирта нагреть в колбочке воду массой в 2 раза большей

5. Сформулировать определение удельной теплоемкости, установить единицы измерения. Найти теплоемкость воды по таблице.

6. Записать формулу количества теплоты для нагревания воды.

7. Записать формулу количества теплоты, которое выделится при сгорании спирта.

8. Сравнить Q и сделать вывод.

Выделить, что для решения проблемы а) потребовалось ввести новую физическую величину - удельную теплоёмкость. Еще раз обратиться к таблице удельных теплоемкостей, пояснив ее физический смысл и выполнить несколько упражнений.

Аналогично, может быть решена проблема б) но она значительно проще.

Следует иметь в виду, что в настоящее время выпускается лабораторное оборудование «Микро», индикаторы которой соединяются с компьютером и, следовательно, результаты опытов можно выводить на мониторе.

В заключении отметить, что при изучении темы учащиеся выполняют две лабораторные работы:

1. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры;

2. Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела.

Эти работы доступны учащимся, в большинстве школ имеется оборудование для их выполнения.

При решении задач на определение КПД следует различать:

a) коэффициент полезного действия тепловой установки;

b) коэффициент полезного действия теплового двигателя.

Задачу типа а) желательно решить, как экспериментальную.

В общем, изучение темы интересно для учащихся, если учитель показывает достаточное количество опытов, организует проведение самостоятельных работ по дидактическим материалам. Очень нравятся учащимся опыты по теплопроводности, конвекции (с вертушками), лучеиспусканию, например, со сферическими зеркалами (смотрите рис. 13).

Рисунок 13 – Сферические зеркала

1–Сферическое зеркало; 2–Лампа накаливания 300–500 Вт; 3–Лапка штатива для закрепления; 4–Спички. Лампа накаливания (желательно с плоским волоском) устанавливается в фокусе одного зеркала, а в фокусе другого пучок спичек. Приборы устанавливают таким образом, чтобы пучок света, отраженного от сферических зеркал, сфокусировался на головках спичек. Через несколько секунд спички вспыхивают.

Дидактический материал для:

а) "распознавания" тепловых процессов по графикам,

б) "воспроизведения" формул количества теплоты на графиках.

Таблица №2– Распознавание тепловых процессов

Сущность экологического воспитания
Экологическое воспитание — составная часть эстетического и нравственного воспитания. Поэтому под экологическим воспитанием понимается единство экологического сознания и поведения, этичного с природой. На формирование экологического сознания оказывают влияние экологические знания и убеждения. Эколог ...

Понятие цели воспитания
Процесс воспитания начинается с определения его целей. Главной целью воспитания является формирование и развитие ребенка как личности, которая обладает полезными качествами, необходимыми ей для жизни в обществе. Цель и задачи воспитания не могут устанавливаться раз и навсегда в любом обществе. Изме ...

Программа факультативного курса “Методы решения нестандартных задач по алгебре”
Пояснительная записка Целью обучения школьников по данному факультативному курсу является расширение их математического кругозора, более глубокое и осознанное усвоение материала школьной программы, отработка умения творчески применять полученные знания при решении нестандартных задач, развитие мате ...