Konspekt lekcji

Konspekt lekcji
I.
II.
Metryczka konspektu:
Autor: Sebastian Gajos .
Wiek uczniów: druga klasa gimnazjum.
Temat: Ciepło właściwe substancji.
Cel ogólny: zapoznanie uczniów z pojęciem ciepła właściwego.
Cele szczegółowe:
o Uczeń wie, że pewnym ciałom należy dostarczyć więcej energii niż innym,
aby ogrzać je do tej samej temperatury.
o Uczeń wie, że iloraz ciepła oraz iloczynu masy i przyrostu temperatury, jest stały
dla danej substancji i oznacza jej ciepło właściwe.
o Uczeń potrafi podać przykłady ciał, których wartość ciepła właściwego
różni się w znacznym stopniu.
o Uczeń rozumie i potrafi przekształcić wzór określający wartość współczynnika
ciepła właściwego.
o Uczeń potrafi zastosować powyższy wzór w prostych zadaniach.
Czas realizacji: ok. 40 min.
Metody i techniki: pogadanka, wykład.
Formy pracy: praca z całą klasą.
Środki dydaktyczne: brak.
Interakcja z innymi przedmiotami: brak.
Plan lekcji:
1. Faza przygotowawcza:
a) Sprawdzenie listy obecności uczniów;
b) Omówienie wiadomości z ostatniej lekcji;
c) Sprawdzenie pracy domowej;
d) Przypomnienie wiadomości z ostatniej lekcji, potrzebnych do wprowadzenia nowego
pojęcia – ciepła właściwego.;
2. Faza realizująca:
a) Pogadanka na temat występowania w życiu codziennym ciał, które będąc
w jednakowej temperaturze wydają się cieplejsze lub zimniejsze;
b) Zanotowanie tematu lekcji;
c) Wyprowadzenie i przekształcenie wzoru na ciepło właściwe;
d) Sformułowanie i zapisanie notatki będącej fizyczną interpretacją ciepła właściwego;
e) Utrwalenie wiadomości poprzez rozwiązywanie zadań z zastosowaniem poznanej
wcześniej wielkości fizycznej;
3. Faza końcowa:
a) Przypomnienie najważniejszych wiadomości, które pojawiły się w trakcie
realizowania zajęć lekcyjnych;
b) Zanotowanie pracy domowej.
III.
Szczegółowy przebieg lekcji:
Czynności nauczyciela
Wiemy z ostatniej lekcji, że zmiana objętości ciała, jest
spowodowana zmianą jego temperatury, ściśle związaną
z zmianą energii wewnętrzną ciał. Zmianę energii
wewnętrznej można uzyskać poprzez wykonanie
nad ciałem pracy przez siły zewnętrzne i przez cieplny
przepływ energii.
Na podstawie obserwacji związanych ze sposobami
przekazywania energii, możemy zdefiniować pierwszą
zasadę termodynamiki. Proszę, czy ktoś może przytoczyć
treść prawa?
Bardzo dobrze!
A czy ktoś z potrafi zapisać tę zasadę w postaci
matematycznej (w postaci wzoru).
Na dzisiejszej lekcji będziemy zajmować się przypadkiem
dostarczania energii poprzez przekaz ciepła, (więc W=0)
wiedząc że ciepło jest jedną z form przekazu energii.
Czy ktoś z was ma w domu płytki na podłodze? Jeśli tak,
to na pewno spotkał się z sytuacją, kiedy chodząc boso
zszedł z dywanu na kafelki. Co wtedy poczuł?
Tak, ale czy na pewno one były zimniejsze od dywanu?
Przecież oba te materiały znajdują się w domu,
w temperaturze pokojowej. Zastanówcie się nad tym.
W międzyczasie druga sytuacja, jesteśmy w saunie,
termometr pokazuje 95 stopni, co się z nami dzieje?
Zgadza się, jest nam gorąco, ale co by było gdybyśmy
znaleźli się w wodzie o tej samej temp.
Na pewno. Ale popatrzcie jak to możliwe, że można
włożyć do 100 stopniowego piekarnika rękę i czuć
przyjemne ciepło, a w wodzie doznać bardzo poważnych
oparzeń? Wszystkie wspomniane przykłady dotyczą
jednej wartości fizycznej – Ciepła właściwego substancji.
Proszę o zapisanie tematu dzisiejszej lekcji: „Ciepło
właściwe substancji”.
Zastanówmy się, z czym będzie związana ilość
dostarczonej do ciała energii? Im dłużej będziemy
podgrzewać(dostarczać energii do ciała), tym więcej
ciepła dostarczymy, czyli zależność Q~ ∆ T jest
spełniona. Zgadzacie się z tą teorią? Jeśli weźmiemy
większą ilość substancji, ilość ciepła proporcjonalnie
wzrośnie, czyli Q~m - by otrzymać podobny efekt jak
w poprzednim przypadku musimy dostarczyć
odpowiednią „ilość” ciepła w stosunku do masy by
podgrzać substancje do danej temperatury.
Zestawiając te zależności razem otrzymamy, Q~m ∆ T.
Zapiszcie: Ilość ciepła jest potrzebna do ogrzania
substancji jest wprost proporcjonalna do iloczynu jej
masy i przyrostu temperatury. Iloraz wielkości
proporcjonalnych jest stały, więc: Q/(m ∆T)=const.
Czyli to równa się cw, które będziemy nazywać ciepłem
właściwym substancji.
Czynności ucznia
Tematem ostatniej lekcji było
zagadnienie rozszerzalności
temperaturowej ciał.
Energię wewnętrzną ciała możemy
zmienić albo poprzez wykonanie
pracy nad ciałem przez siły
zewnętrzne, albo przez przekazanie
ciepła(będący formą przekazu
energii ).
∆E=W+Q
Poczuł, że kafelki są zimne!
Jest nam gorąco.
Doznalibyśmy poparzeń?
Tak.
Przeanalizujmy jeszcze jednostkę naszej nowej wielkości:
[c]=[Q]/[m][ ∆T]= 1J/kg K.
Zapiszcie na definicję ciepła:
Ciepło właściwe informuje nas o tym, ile ciepła (energii)
należy dostarczyć, aby ogrzać 1kg subst. o 1K (lub 1ºC).
Wiedząc jak definiujemy, określamy ciepło właściwe,
postaramy się zrobić przykładowe zadanie:
Jaką ilość energii należy dostarczyć, aby zagotować sobie
szklankę wody (pomijamy straty ciepła). Temperatura
wody 20ºC, ciepło właściwe c=4200.
Rozwiązanie.
Dane: m=250g=0,24kg; c=4200 J/kg K, Tp=20ºC;
Tk=100ºC.
Szukane: Q.
Przekształcamy wzór do postaci: Q=c m ∆T następnie
podstawiamy wartości.
Sprawdźmy jednostki.
Możemy więc zapisać odpowiedź Q=84000[J].
Pozostało nam już niewiele czasu, przypomnijmy sobie
jak otrzymaliśmy nasz wzór, i jak można go
przekształcać, żeby wyznaczać poszczególne zmienne.
Na koniec zapiszcie pracę domową:
Ogrzewając pewną substancję, z temp pokojowej
Tp=35ºC do temp 95ºC, dostarczono 6kJ energii.
Jaka jest masa tej substancji, skoro jej ciepło właściwe
wynosi c=100 J/kg K. Poszukaj tej substancji w tablicach
lub książce i podaj jej nazwę.
Uczeń po tych zajęciach powinien rozumieć jak ilościowo wygląda przekaz energii cieplnej
między ciałami. Potrafi wytłumaczyć sens dyskutowanej wielkości, wspomniane w konspekcie,
(czemu w saunie nie doznajemy oparzeń). Uczeń potrafi także odtworzyć sens fizyczny i proces
myślowy prowadzący do otrzymania pewnych zależności związanych z terminem ciepła
właściwego. Ostatecznie, potrafi posługiwać się matematycznym wzorem wyprowadzonym na
zajęciach, i umie rozwiązać związane z nim zadania.