Урок "Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника"

Урок  «Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника»

(урок фізики у 8 класі)

Мета уроку: ознайомити учнів з  поняттям  енергії палива, пояснити їм фізичну суть  питомої теплоти згоряння палива та  коефіцієнта корисної дії нагрівника. Навчити визначати кількість теплоти, що виділяється при згорянні палива.  Розглянути способи збільшення ККД нагрівника.

Розвивати логічне мислення, уважність,  вміння  розв’язувати задачі. Виховувати економне ставлення до паливних ресурсів. Виховувати бережливе ставлення до свого здоров’я.

Обладнання: штатив, сухий спирт, спиртівка, сірники, мензурка, термометр, посудина для нагрівання, терези з набором гир,   підручник «Фізика 8 клас» за редакцією В.Г. Баряхтара, С.О. Довгого.

Тип уроку: урок формування ключових компетентностей

Ключові компетентності: спілкування державною мовою (розуміти інформацію з підручника, тлумачити фізичні поняття, представляти текстову інформацію в іншому вигляді, описувати (усно чи письмово) етапи проведення фізичного експерименту, використовуючи арсенал мовних засобів, складати план виступу, обговорювати проблеми природничого змісту, брати участь у дискусії; математична (застосовувати математичні методи для опису, дослідження фізичних явищ і процесів, розв’язування фізичних задач, опрацювання та оцінювання результатів експерименту; компетентності у природничих науках (пояснювати природні явища, використовувати знання з фізики для вирішення завдань пов’язаних з об’єктами природи та техніки); інформаційно-цифрова (відбирати необхідну інформацію, аналізувати); уміння вчитися (планувати, організовувати, здійснювати, аналізувати та коригувати власну навчально-пізнавальну діяльність;); ініціативність і підприємливість (застосовувати фізичні знання для генерування ідей та ініціатив щодо проектної, конструкторської та винахідницької діяльності, для вирішення життєвих проблем, пов’язаних із матеріальними й енергетичними ресурсами;) екологічна грамотність і здорове життя (застосовувати набуті знання та навички для збереження власного здоров’я та здоров’я інших, дотримуватися правил безпеки життєдіяльності під час виконання навчальних експериментів, у надзвичайних ситуаціях природного чи техногенного характеру;).

Структура уроку

• І. Організаційний етап:  -    привітання

• психологічне налаштування      (1 хв.)

• ІІ. Актуалізація знань: фізичний диктант «так - ні»              (5-6 хв.)
• ІІІ. Мотивація навчальної діяльності                                       (1-2 хв.)
• ІV. Оголошення теми та визначення мети уроку                    (2-3 хв.)
• V. Вивчення нового матеріалу :

• повідомлення учнів про паливні ресурси України
• повідомлення учнів про згорання палива з точки зору хімії
• виділення енергії при згоранні палива
• питома теплота згорання палива
• ККД нагрівника                           (20-25 хв.)

• VІ.  Закріплення вивченого (розв’язування задач)                  (10-15 хв.)
• VІІ. Підведення підсумків, рефлексія                                       (2-3 хв.)
• VІІІ. Домашнє завдання                                                              (1 хв.)

Хід уроку

Вправа 1 «Фізичний диктант: так - ні»

Під час диктанту учні використовують таблицю 1 «Питома теплоємність деяких речовин у різних агрегатних станах» на сторінці 229 підручника.

1. Щоб нагріти на 1 ⁰С 1 кг льоду потрібно більше затратити енергії ніж для нагрівання на 1 ⁰С 1 кг води. /Ні/
2. Якщо кількість теплоти додатня, то внутрішня енергія зростає. /Так/
3. Питому теплоємність вимірюють в Дж. /Ні/
4. 2,5 кДж=25000 Дж. /Ні/
5. Питома теплоємність – це характеристика речовини. /Так/
6. Внаслідок теплообміну температури тіл стають рівними. /Так/

 (Учні обмінюються зошитами і перевіряють диктант за допомогою вчителя. Всі відповіді коментуються, пояснюються. За кожну вірну відповідь учні отримують 1 бал.)

Підрахуйте скільки балів ви отримали. Це ваш стартовий капітал (бал). Сьогодні впродовж уроку ви будете отримувати бали і в кінці уроку дізнаєтеся свою оцінку.

На попередніх уроках ми говорили про зміну внутрішньої енергії, про нагрівання різних речовин, перехід речовин з одного агрегатного стану в інший, про перетворення енергії. А звідки ми отримуємо енергію, щоб приготувати їжу, обігріти приміщення? (Учні дають відповідь).

Отже тема сьогоднішнього уроку:  «Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника».

Вправа 2 «Проблемне питання».

Як ви думаєте чим краще опалюювати будинок: котлом на дровах, газі, вугіллі, палетах …?  (обговорення) Від яких чинників це залежить?

Спробуймо відповісти на ці запитання в ході уроку.

А які види палива вам ще відомі? (при потребі або як узагальнення відповідей учнів, користуємось рис.15.4 на сторінці 74)

Вправа 3 «Випереджаюче завдання»

Слухаємо повідомлення учнів про паливні ресурси України. Після виступу коротке обговорення.

А що ви знаєте про процес горіння з уроків хімії?

Слухаємо повідомлення про трикутник вогню та хімічні реакції, що відбуваються при з’єднанні горючих речовин з киснем з виділенням енергії.

Щоб дізнатись при згорянні якого виду палива виділяється більше тепла ознайомимось з новою фізичною величиною питомою теплотою згоряння палива.

Вправа 4 «Робота з підручником» сторінка 73-75 пункт 2 Уводимо поняття питомої теплоти згоряння палива.

Учні самостійно виписують означення, формули та одиницю вимірювання.

Розглянемо таблицю 6 «Питома теплота згоряння деяких видів палива» на сторінці 230.

Вправа 5 «Робота з таблицею»

Зверніть увагу, серед запропонованих видів палива є всі три агрегатні стани: твердий, рідкий, газоподібний.

• У якого, із запропонованих видів палива, найменша питома теплота згоряння? /дрова сухі/
• А який вид палива має найбільшу питому теплоту згоряння? /водень/

Чим він небезпечний?

• Яку питому теплоту згоряння має кам’яне вугілля?/27 МДж/кг/
• Як зрозуміти це число? Що воно показує?

(якщо учні не можуть відповісти на це запитання, то обговорюємо означення питомої теплоти згоряння і даємо пояснення фізичного змісту q)

• Виділиться теплоти при повному згорянні 1 кг гасу? 2 кг гасу?

 /46 МДж; 92 МДж/   Q=qm

Вправа 6 «Фронтальний експеримент»

Зважуємо сухий спирт на початок експерименту. На спиртівці нагріваємо 100 грам води, при цьому вимірявши початкову і кінцеву температуру. Якщо є час чекаємо поки шматочок спирту згорить повністю. Або припиняємо через деякий час горіння і зважуємо залишок спирту. Вчитель пропонує учням скласти дві задачі. Перший варіант обчислює кількість теплоти витрачену на нагрівання води, а другий варіант обчислює кількість теплоти, що виділилась при згоранні сухого спирту /питома теплота згорання сухого спирту подана на упаковці або можна дозволити учням скористатися Інтернетом / 

Варіант 1

Дано:

m=100 г=0,1 кг

t₁=

t₂=

c=4200 Дж/кг ⁰С

Знайти: Q - ?

Варіант 2

Дано:

m₁=

m₂=

q=

Знайти: Q - ?

Порівнюємо отримані результати різних варіантів. Учні, за допомогою вчителя, роблять висновок: кількість теплоти, що виділяється при згорянні палива більша ніж кількість теплоти що пішла на нагрівання води. Чому? Де ділось решта тепла?

Отже, не можливо використати повність всю енергію. Кожний нагрівник характеризують коефіцієнтом корисної дії /сторінка 76/.

Коефіцієнт корисної дії нагрівника – це фізична величина, яка характеризує ефективність нагрівника й дорівнює відношенню корисно спожитої теплоти до всієї теплоти, яка може виділена під час повного згорання палива.

                                       η= Q_кор/Q_повна

Обчислимо ККД спиртівки /учні розв’язують у зошиті задачу 3, використовуючи дані попередніх задач/

Дано:

Q_кор=

Q_повна=

Знайти: η - ?

• Як можна збільшити ККД спиртівки (з експерименту)?

Вправа 7 «Одним словом»

Учні по черзі одним словом оцінюють або свою роботу на уроці, або  тему уроку,  або свій настрій, урок в цілому…

Оцінювання: протягом уроку вчитель за правильні відповіді додає учням бали, до отриманих стартових на початку уроку. Наприклад за відповідь на просте питання 1 бал, складне питання 2 бали, першим учням які вірно розв’язали задачу 3 бали, повідомлення 4 -5 балів. Учні протягом уроку фіксують додані бали біля фізичного диктанту. В кінці я беру на оцінку кілька зошитів за бажанням учнів і кілька зошитів тих учнів, що потрібно оцінити.

Домашнє завдання: §15 вивчити.

Вправа 15  виконати письмово