Методична розробка уроку «Термодинаміка. Повторювально-узагальнюючий урок»

Методична розробка уроку з предмета: «Фізика»

Розділ програми: «Основи термодинаміки»

Тема уроку:  «Термодинаміка.

Повторювально-узагальнюючий урок»

Мета уроку:  узагальнити й систематизувати знання учнів з розділу «Основи термодинаміки»;

підготувати учнів до контрольної роботи;

розвивати творче та логічне мислення, спостережливість,   уважність, вміння правильно висловлювати власну думку, пояснювати та аналізувати фізичні явища.

формувати навички розв’язування експериментальних, якісних та розрахункових задач;

                             виховувати наполегливість, працелюбність, відповідальність, прагнення пізнавати навколишній світ.

Методична мета уроку: використання інформаційно-комунікаційних технологій як засобу підвищення якості знань учнів.

Обладнання: комп’ютер, проектор, екран, мультимедійна презентація, картки з завданнями та для самоаналізу, кольорові смужки.

Тип уроку: урок узагальнення й систематизації знань учнів.

 

Хід уроку

І. Організаційний момент:

• вітання; перевірка присутності учнів;
• оголошення теми та основних завдань уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання:

• обговорення ходу розв’язування задачі, демонстрація розв’язку за допомогою комп’ютерної техніки та на дошці;
• виступи учнів, які підготували інформацію про українських вчених, робота та дослідження яких пов’язані з термодинамікою;

ІІІ. Актуалізація опорних знань та вмінь:

• постановка питань учням.

ІV. Повторення й систематизація вивченого матеріалу:

• Бліц опитування (теоретичні питання).
• Основні формули.
• Експрес тест (установіть відповідність):

• «назва фізичної величини – символ та її позначення»;

• «назва фізичної величини – її одиниці в СІ».

• Вчені, які займались термодинамікою(виховання патріотизму).

• Розв’язування розрахункових задач.

V. Рефлексія:

• вправа «Мікрофон».

VІ. Підсумки уроку. Оцінювання.

VІІ. Домашнє завдання:

• Повторити теоретичний матеріал по конспекту;
• Повторити § 52-56 (Фізика-10. Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко. 2010);
• Розв’язати задачу № 4;
• Підготуватись до контрольної роботи.

Структура та зміст уроку

І. Організаційний момент

• Рапорт командира групи, вітання.
• Перевірка присутності учнів (в рапорті називаються прізвища відсутніх); оголошення теми; розкриття загальної мети та плану проведення уроку, основних форм роботи учнів на уроці.

Викладач: «На попередньому уроці ми завершили вивчення теми «Основи термодинаміки». Сьогодні на уроці нашим завданням є повторити, узагальнити, систематизувати вивчений матеріал, виділити основні моменти теми, та підготуватись до виконання завдань контрольної роботи, яку ви будете писати на наступному уроці. Ми обговоримо питання, аналогічні тим, що будуть на контрольній роботі, та розв’яжемо аналогічні задачі». Записали тему в зошити.

Слайд № 1

Викладач: «Нерішучість гірше, ніж невдала спроба.

Ця фраза буде епіграфом до нашого уроку. Не будьте пасивними під час уроку і на кожне питання намагайтесь давати свої відповіді та версії, навіть якщо вони неповні. Сьогодні, на відміну від наступного уроку, робота колективна, на контрольній роботі індивідуальна.

Протягом уроку ви будете набирати умовні бали, які потім перетворяться в реальні бали (оцінки). Отримана синя стрічка означатиме, що ви отримали 1 бал і вручатиметься вам після даної правильної відповіді на поставлене питання. Якщо ж відповідь неповна, або була дана тільки правильна ідея, то ви набираєте 0,5 бала, за що отримаєте жовту стрічку. У кого буде найбільша кількість стрічок той отримає найкращу оцінку за урок.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Викладач: «Дома ви повинні були повторити означення, формули, величини, одиниці вимірювання, що зустрічались під час вивчення теми, розв’язати задачу. Також у вас було завдання: знайти інформацію про українських вчених, робота та дослідження яких пов’язані з термодинамікою.

Спочатку розглянемо розв’язок задачі. Хто прокоментує хід розв’язку?»

Обговорення ходу розв’язування задачі та демонстрація розв’язку за допомогою комп’ютерної техніки та на дошці. Один з учнів читає умову, говорить формули та відповідь задачі (у кого є помилки, то виправляють).

 

Умова домашньої задачі:

Температура нагрівника ідеальної теплової машини дорівнює 477 °С. Якою повинна бути температура холодильника, щоб ККД машини дорівнював 80 %?

Розв’язання:

        ;

       

Відповідь: -123˚С.

Слайд № 2

   

Виступи учнів

• Виступи учнів з інформацію про українських вчених, робота та дослідження яких пов’язані з термодинамікою.

ІІІ. Актуалізація опорних знань та вмінь

• Чим відрізняються гарячі і холодні тіла?

•      Принципова різниця між нагрітим і холодним тілом полягає у швидкості хаотичного руху молекул тіла – чим вища температура тіла, тим швидкість руху молекул більша.

• Чи правильним є твердження, що при абсолютному нулі температури припиняється будь-який рух частинок?

•      За уявленням класичної фізики при абсолютному нулі температури припиняється хаотичний (тепловий рух) молекул. Згідно з уявленнями квантової механіки при абсолютному нулі температури молекули здійснюють коливання близько положення рівноваги.

ІV. Повторення й систематизація вивченого матеріалу

Викладач: «Наскільки важлива тема «Основи термодинаміки», наскільки важливе її практичне застосування в нашому житті? На це питання ми дамо відповідь в кінці уроку. А зараз дайте відповіді на питання які я буду вам ставити. Якщо у когось в зошиті немає певних визначень, формул, одиниць вимірювання, позначень фізичних величин, то по ходу уроку записуйте відсутній матеріал.

Бліц опитування

• Що таке термодинаміка? (теорія теплових процесів, у якій не враховується молекулярна будова тіл.)
• Що таке внутрішня енергія тіла? (сума кінетичних енергій теплового руху молекул (або атомів), з яких воно складається, і потенціальних енергій взаємодії між ними.)
• Як можна змінити внутрішню енергію тіла? (за рахунок виконання механічної роботи та при теплопередачі.)
• Дайте визначення:

• питомої теплоємності речовини (кількість теплоти, яку треба надати 1 кг речовини, щоб змінити її температуру на 1 К.)

• питомої теплоти пароутворення (кількість теплоти, яка потрібна для перетворення 1 кг рідини в пару при сталій температурі.)

• питомої теплоти плавлення (кількість теплоти, яка потрібна для перетворення 1 кг кристалічної речовини при температурі плавлення в рідину такої самої температури.)

• Сформулюйте:

• перший закон термодинаміки (кількість теплоти, що передано системі, йде на зміну внутрішньої енергії та виконання роботи системою над зовнішніми тілами.)
• закон збереження і перетворення енергії в природі (енергія в природі не виникає з нічого і не зникає безслідно; вона лише переходить з однієї форми в іншу.)

• Які процеси називають необоротними? (називають такі процеси, які можуть самочинно відбуватися тільки в одному певному напрямі; у зворотному напрямі вони можуть відбуватися тільки як одна з ланок складнішого процесу.)

• Що називають ККД теплового двигуна? (називають відно­шення корисної роботи, виконаної двигуном, до кількості теплоти, отриманої від нагрівача.)

 

 

 

Пригадаємо основні формули, що стосуються теми

«Основи термодинаміки».

Відповідна інформація в опорному конспекті.

Повторення відбувається за допомогою мультимедійної презентації.

На екрані з’являється формула, учні говорять, що за допомогою даної формули обчислюють.

Слайд № 3

Повторення основних величин та одиниць вимірювання

Експрес тест

• «назва фізичної величини – символ та її позначення»

• «назва фізичної величини – її одиниці в СІ»

Слайд № 4

Слайд № 5

Вчені, які займались термодинамікою

Якщо учні не підготували доповідь про вітчизняних науковців, робота та дослідження яких пов’язані з термодинамікою, то викладач розповідає про Дущенко Віктор Павлович

(народився 19 червня 1922 року в м. Кременчук Полтавської області) — український фізик, професор кафедри загальної та прикладної фізики Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова.

В 1948 році закінчив Київський державний педагогічний інституту ім. Горького. В 1951 році закінчив аспірантуру. В 15 травня 1953 захистив дисертацію.

В 1954 році присвоєно вчене звання, доцент по кафедрі фізики.

В вересні 1963 року по конкурсу був обраний на посаду доцента кафедри фізики Київського державного педагогічного інституту ім. О. М. Горького.

З 27.XII.1968 року по конкурсу було обрано на посаду зав. кафедрою.

З 1967 здійснював наукове керівництво галузевого проекту теплофізика дисперсних полімерних матеріалів.

За результатами досліджень у галузі теплофізики і молекулярної фізики дисперсних та полімерних матеріалів протягом 1968-1990 років захищаються три докторські дисертації (В.П.Дущенко, М.І.Шут, А.Ф.Буляндра,) і п'ятдесят три кандидатські дисертації. Ці результати засвідчують не лише його талант як науковця, але й організатора науки.

У 1977 р. В. П. Дущенко захищає докторську дисертацію зі спеціальності "теплофізика".

У 1978 році йому було присвоєно вчене звання професора.

Віктор Павлович Дущенко був відомим вченим теплофізиком не лише на Україні, але й за її межами. У 70-80-х роках професор В. П. Дущенко був головою секції "Теплофізичні властивості речовини" Наукової ради з Теплофізики АН УРСР та керував науковою роботою аспірантів та співробітників кафедри загальної фізики.

Професор В. П. Дущенко є автором понад трьохсот наукових праць, в тому числі підручників і навчальних посібників для педінститутів і шкіл. Серед них:

Дущенко В. П., Кучерук І. М. Загальна фізика. Фізичні основи механіки. Мсолекулярна фізика і термодинаміка: навч. посібник. -К.: Вища пік., 1987. - 430 с.

Кучерук І. М., Дущенко В. П. Загальна фізика. Оптика. Квантова фізика: навч. посібник. - К.: Вища пік., 1991. - 463 с.

Фізичний практикум : навч. посібник для пед. ін-тів / В. П. Дущенко, В. М. Барановський, П. В. Бережний та ін.; за заг. ред. В. П. Дущенка. - К.: Вища шк., 1981. - Ч. і. - 248 с.

Теоретична фізика. Класична механіка:. Навч. посібник для фіз.-мат. фак-тів пед. ін-тів / В. О. Андреев, В. П. Дущенко, А. М. Федорченко. - К.: Вища шк., 1984. - 224 с.

За багаторічну, сумлінну педагогічну діяльність та успіхи в науковій роботі професор В.П. Дущенко був нагороджений орденом Трудового Червоного Прапора, нагрудними знаками "Отличник просвещения СССР" і "Відмінник народної освіти УРСР", медаллю "За трудовую доблесть" та іншими нагородами.

Помер 5 листопада 1985 року.

Слайд № 6

Розв’язування задач

Основною метою даного повторювально-узагальнюючого уроку є підготовка до виконання контрольної роботи. Отже, з метою підвищення ефективності та якості, а також заради економії часу, під час розв’язування задач, біля дошки повинен працювати викладач, а не учні (на відміну від інших уроків), але обов’язково при максимальній допомозі і роботі над розв’язуванням задач учнів (викладач ставить питання, щодо запису скороченої умови, формул за якими розв’язуємо задачу, визначення невідомої величини, переводу одиниць вимірювання в СІ, обчислення відповіді).

1. Якою повинна бути температура нагрівника, для того щоб стало можливим досягнення найбільшого значення ККД теплової машини 75 % при температурі холодильника 27 °С.

 

Розв’язання:

 

2. ККД ідеального теплового двигуна 50%. Газ отримав від нагрівника 75 кДж теплоти. Яку кількість теплоти віддано холодильнику?

 

Розв’язання:

 

3. Обчисліть внутрішню енергію ідеального газу, який займає об’єм 20 л, а тиск у балоні становить 200 кПа.

Розв’язання:

 

4. Яка внутрішня енергія 10 моль одноатомного газу при 17°С?

 

Розв’язання:

 

5. Газ знаходиться в посудині під тиском 30 кПа. Під час передачі газу 50 кДж теплоти він ізобарно розширився і його об’єм збільшився на 1,6 м³. На скільки змінилася внутрішня енергія газу? Як змінилася температура?

 

Розв’язання:

6. Яку кількість теплоти потрібно для ізохорного нагрівання гелію масою 4 кг на 100 К?

 

Розв’язання:

 

Задача, розв’язування якої пояснюється викладачем.

Яку кількість теплоти треба надати 5 кг льоду, взятого при температурі  –10 °С, щоб його розплавити, а одержану воду нагріти до 100 °С і випарувати? Питома теплоємність льоду становить 2100 Дж/(кг·К), води 4200 Дж/(кг·К), питома теплота плавлення льоду 3,35·10⁵ Дж/кг, питома теплота пароутворення води  22,6·10⁵ Дж/кг.

Розв’язання

Надана в розглядуваному випадку кількість теплоти має бути витрачена на зміну внутрішньої енергії:

льоду при нагріванні його до точки плавлення:

;

льоду під час його плавлення:

;

води, що утворилася з льоду, для нагрівання її до 100 °С:

;

води під час випаровування:

.

Отже, повна кількість теплоти:

;

Відповідь: 15,18 МДж.

VІ. Рефлексія

•    Вправа «Мікрофон»:

• Що вам запам’яталось з уроку, як найцікавіше?
• Пригадаємо питання, що було поставлено на початку уроку і поки залишається без відповіді, а саме: «Наскільки важлива тема «Основи термодинаміки», наскільки важливе її практичне застосування в нашому житті?»
  • А тепер підніміть руки вгору (у кого є кольорові стрічки, то разом з ними) настільки наскільки вам сподобалась вивчена тема, наскільки вважаєте її корисною, зокрема з практичного боку, наскільки тема «Основи термодинаміки» пізнавальна, цікава!

VІІ. Підсумки уроку:

• загальні висновки по роботі групи та досягненні мети уроку;
• винести подяку учням за активну участь у проведенні уроку;
• оцінити відповіді учнів;
• матеріал теми «Основи термодинаміки» буде використовуватись при вивченні інших тем і допомагатиме краще їх зрозуміти. Як вже було відмічено контрольна робота, що буде проведена на наступному уроці, включатиме завдання аналогічні до тих, які ми сьогодні розглянули.

VІІІ. Домашнє завдання:

• Повторити теоретичний матеріал по конспекту;
• Повторити § 52-56 (Фізика-10. Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко. 2010);
• Розв’язати задачу № 4;
• Підготуватись до контрольної роботи.

Слайд № 7